موجات التيراهيرتز والغرافين: ثورة في تكنولوجيا الاتصالات قد تكون أساسًا لتقنيات 6G

باحثون من جامعة أوتاوا يحققون تقدمًا في تقنيات تحويل تردد موجات التيراهيرتز

طور فريق من الباحثين في جامعة أوتاوا أساليب مبتكرة لتحسين تحويل تردد موجات التيراهيرتز (THz) باستخدام هياكل تعتمد على مادة الغرافين، مما يفتح آفاقًا جديدة لتقنيات أكثر سرعة وكفاءة في مجال الاتصالات اللاسلكية ومعالجة الإشارات. النتائج، التي نُشرت في مجلة Light: Science & Applications، تُبرز أهمية هذه التطورات لتقنيات الجيل السادس (6G) وما بعدها.

موضوعات مرشحة

النظام الغذائي غير الصحي للآباء يرفع خطر الإصابة بأمراض القلب لدى بناتهم..دراسة

موجات التيراهيرتز: إمكانات واسعة للتقنيات المستقبلية

تتواجد موجات التيراهيرتز في الجزء البعيد من الطيف الكهرومغناطيسي ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء. وتتميز بقدرتها على القيام بالتصوير غير الغازي عبر المواد المعتمة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الأمن ومراقبة الجودة. علاوة على ذلك، تُعد موجات التيراهيرتز واعدة جدًا في مجال الاتصالات اللاسلكية عالية السرعة. وتعتبر التطورات في بصريات التيراهيرتز غير الخطية، التي تتيح تغيير تردد الموجات الكهرومغناطيسية، ضرورية لتطوير أنظمة الاتصالات اللاسلكية ومعالجة الإشارات لتقنيات 6G المستقبلية.

موضوعات مرشحة

القلقاس: كنز غذائي يعزز صحة القلب والجهاز الهضمي ويحمي من الأمراض بمذاق لذيذ وفوائد مذهلة

تقنيات جديدة تربط بين الإلكترونيات الضوئية وموجات التيراهيرتز

يقود هذه الدراسة البروفيسور جان-ميشيل مينارد، أستاذ الفيزياء بكلية العلوم في جامعة أوتاوا، وفريق من الباحثين الذين نجحوا في تطوير أجهزة قادرة على ترقية إشارات الترددات الكهرومغناطيسية إلى ترددات أعلى. هذه الأجهزة تمثل جسرًا بين إلكترونيات الجيجاهيرتز (GHz) وضوئيات التيراهيرتز (THz)، مما يعزز الإمكانات التقنية في مجالات متعددة.

موضوعات مرشحة

أطعمة شائعة تهدد قلبك: الخبراء يحذرون من ثلاث مأكولات ويقترحون بدائل صحية لتعزيز صحة القلب

مادة المستقبل في بصريات التيراهيرتز

يعتمد هذا البحث على الاستفادة من الخصائص البصرية الفريدة لمادة الغرافين، وهي مادة كميّة ناشئة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في شبكة ثنائية الأبعاد. يتميز الغرافين بقدرته الفائقة على التوافق مع الأجهزة الإلكترونية الضوئية، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات معالجة الإشارات والاتصالات.

في حين أن الدراسات السابقة التي دمجت الضوء التيراهيرتز مع الغرافين ركزت على التفاعلات الأساسية بين الضوء والمادة، إلا أن التأثيرات غير الخطية الناتجة كانت ضعيفة للغاية. لتجاوز هذه العقبة، قام فريق البحث بتطوير تقنيات مبتكرة تجمع بين عدة طرق لتحسين التأثيرات غير الخطية والاستفادة الكاملة من خصائص الغرافين الفريدة.

موضوعات مرشحة

القطب الجنوبي على حافة الانهيار: دراسة تكشف مستقبلًا مقلقًا للكوكب

الصين تطلق بعثتها العلمية إلى القارة القطبية لدراسة تغير المناخ

هل يمكن للذكاء الاصطناعي تأليف موسيقى بوب مثالية؟ دراسة حديثة تجيب

منصات وأجهزة مبتكرة لتوسيع الآفاق

تقدم المنصة التجريبية والهندسة الجديدة للأجهزة التي طورتها الدراسة إمكانية استكشاف مجموعة واسعة من المواد تتجاوز الغرافين. ووفقًا لعلي مالكي، طالب دكتوراه في فريق بحث  التيراهيرتز فائقة السرعة بجامعة أوتاوا وأحد المشاركين في البحث، فإن هذه المنصة يمكن أن تساعد في اكتشاف آليات بصرية غير خطية جديدة. وأضاف مالكي: "هذه التطورات ضرورية لتحسين تقنيات تحويل التردد لموجات التيراهيرتز، ودمج هذه التكنولوجيا في تطبيقات عملية، وخاصة لتطوير محولات إشارات تيراهيرتز غير الخطية المدمجة في الرقائق التي ستقود أنظمة الاتصالات المستقبلية."

موضوعات مرشحة

اكتشاف جديد يكشف كيف يطير الذباب في دوائر: خطوة نحو تطوير روبوتات تستشعر الروائح وتكشف التسربات الكيميائية

تأثير عالمي للتكنولوجيا الجديدة

أشار البروفيسور مينارد إلى أن البحث يمثل خطوة كبيرة نحو تحسين كفاءة تحويل ترددات التيراهيرتز، وهو أمر ضروري لتطبيقات متعددة الطيف في المستقبل. تعاون مينارد مع باحثين بارزين، بما في ذلك روبرت بويلد وألي مالكي من جامعة أوتاوا، وموريتز بي. هايندل وجورج هيرينك من جامعة بايروث بألمانيا، إضافة إلى شركة Iridian Spectral Technologies. تساهم هذه الابتكارات في توسيع نطاق استخدامات موجات التيراهيرتز لتشمل مجالات مثل الصحة والأمن والاتصالات، مما يجعلها تقنية حيوية لتطوير حلول أكثر كفاءة لمجتمعات المستقبل.