Investigadores participaron en el desarrollo de un interruptor, un dispositivo esencial en telecomunicaciones, capaz de operar a muy alta frecuencia con menor consumo de energía que las tecnologías convencionales. La tecnología tiene aplicaciones en los nuevos sistemas de comunicación masiva 6G y es más sostenible en términos de consumo de energía que los dispositivos actuales.
Investigadores de la UAB participaron en el desarrollo de un interruptor, un dispositivo esencial en telecomunicaciones, capaz de operar a una frecuencia muy alta con menor consumo de energía que las tecnologías convencionales. La tecnología tiene aplicaciones en los nuevos sistemas de comunicación masiva 6G y es más sostenible en términos de consumo de energía que los dispositivos actuales. El estudio fue publicado recientemente en Nature Electronics.
Un elemento indispensable para controlar las señales en los dispositivos de comunicación electrónica es el interruptor, cuya función es permitir que una señal eléctrica pase (estado de la ON) o bloquearla (Estado OFF). Los elementos más rápidos que se utilizan actualmente para realizar esta función están basados en silicio (los llamados interruptores MOSFET de silicio en aislamiento de RF) y funcionan con señales con frecuencias de decenas de gigahercios (GHz). Sin embargo, son volátiles, es decir, requieren una fuente de energía constante para mantener el estado ON. Para mejorar los sistemas de comunicación actuales y satisfacer la demanda de comunicaciones cada vez más rápidas que impliquen el Internet de las Cosas (IoT) y la popularización de la realidad virtual, es necesario aumentar la frecuencia de las señales con las que estos elementos son capaces de actuar, y mejorar su rendimiento.
Una colaboración internacional en la que participan investigadores del Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones y Sistemas de la UAB ha desarrollado un interruptor que, por primera vez, es capaz de realizar a la doble de la frecuencia de funcionamiento de los dispositivos de base de silicio de corriente, con un rango de frecuencia de hasta 120 GHz, y sin necesidad de aplicar una tensión constante.
El nuevo interruptor utiliza un material no volátil, llamado hBN (Hexagonal Boron Nitride), que permite activar su estado ON o OFF aplicando un pulso de voltaje eléctrico en lugar de una señal constante. De esta manera, el ahorro de energía que se puede lograr es muy significativo.
«Nuestro equipo de investigación del Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones y Sistemas de la UAB estuvo involucrado en el diseño de los dispositivos y su caracterización experimental en el laboratorio», explica el investigador Jordi Verdú. «Por primera vez hemos podido demostrar el funcionamiento de un interruptor basado en hBN, un material no volátil, en un rango de frecuencia de hasta 120 GHz, lo que sugiere la posibilidad de utilizar esta tecnología en los nuevos sistemas de comunicaciones masivas 6G, donde se requerirá un número muy alto de estos elementos». Para Verdú, se trata de una contribución «muy importante, no sólo desde el punto de vista del rendimiento de los dispositivos, sino también hacia una tecnología mucho más sostenible en términos de consumo energético».
Estos dispositivos funcionan gracias a la propiedad de la memristancia, el cambio en la resistencia eléctrica de un material cuando se aplica una tensión. Hasta ahora, se habían desarrollado interruptores muy rápidos a partir de memristors (dispositivos con memristidad) creados con redes bidimensionales de boro bron nitrude hexagonal (hBN) unidos para formar una superficie. Con este arreglo, la frecuencia del dispositivo podría alcanzar hasta 480 GHz, pero sólo durante 30 ciclos, es decir, sin aplicación práctica. La nueva propuesta utiliza el mismo material, pero arreglado en una superposición de capas (entre 12 y 18 capas en total) que pueden funcionar a 260 GHz y con una estabilidad suficientemente alta de unos 2000 ciclos para ser implementados en dispositivos electrónicos.
La investigación, publicada recientemente en la revista Nature Electronics, fue coordinada por la Universidad King Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) en Arabia Saudita, con la participación de investigadores del Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones y Sistemas de la UAB Jordi Verdú, Eloi Guerrero, Lluís Acosta y Pedro de Paco, así como investigadores de la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.), el Tyndall National Institute y University College Cork (ambos en Irlanda).
Fuente y enlace a la investigaciòn:
- Sebastian Pazos, Yaqing Shen, Haoran Zhang, Jordi Verdú, Andrés Fontana, Wenwen Zheng, Yue Yuan, Osamah Alharbi, Yue Ping, Eloi Guerrero, Lluís Acosta, Pedro de Paco, Dimitra Psychogiou, Atif Shamim, Deji Akinwande, Mario Lanza. Circuitos memristivos basados en nitruro de boro hexagonal multicapa para aplicaciones de radiofrecuencia de onda milimetre. Nature Electronics, 2024; DOI: 10.1038/s41928-024-01192-2
https://www.bloghemia.com/2024/10/dispositivo-electronico-clave.html
