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Nanoantenne per reti wireless ad altissima velocità

Nanoantenne per reti wireless ad altissima velocità

Le nanoantenne trasmettono onde luminose e permettono reti wireless diecimila volte più veloci. Oltre a trasmettere dati ad alta velocità, le nanoantenne sono anche innocue per la salute.

La scoperta delle nanoantenne 

Scienziati tedeschi sono riusciti a realizzare concretamente nanoantenne in oro che consentono la trasmissione di dati tramite le onde luminose. A più di 120 anni dalla scoperta di Heinrich Hertz del carattere elettromagnetico delle onde radio, le trasmissioni dati wireless dominano le tecnologie dell'informazione. Frequenze radio sempre più alte vengono applicate per trasmettere più dati nel minor tempo possibile. Alcuni anni fa, degli scienziati scoprirono che anche le onde luminose possono essere utilizzate per trasmissioni radio. Gli scienziati, scoprendo il modo di costruire e replicare in modo pratico le piccole nanoantenne, hanno realizzato quello che fino ad oggi richiedeva enormi spese.

Le realizzazione delle nanoantenne per le trasmissioni delle onde luminose

La generazione mirata di radioazioni elettromagnetiche permette la trasmissione di informazioni da un punto A ad un punto remoto B. La componente chiave in questo tipo di trasmissioni è la presenza di un'antenna dipolo dal lato dell'emittente e da quello del ricevente. 

Oggi questa tecnologia è applicata in molti campi della vita di tutti i giorni, per esempio nelle trasmissioni radio o per mandare in onda un programma televisivo via satellite. La comunicazione tra due punti raggiunge la massima efficienza se la lunghezza totale dell'antenna corrisponde a circa la metà della lunghezza dell'onda elettromagnetica trasmessa. 

Le trasmissioni attraverso le onde luminose ad alta frequenza, che utiilizzano una gamma di parecchie migliaia di gigahertz (500 mila Ghz corrisponde alla luce gialla con una lunghezza d'onda di 600 nm), richieono antenne piccolissime che non possono essere più lunghe della metà della lunghezza d'onda, 350 nm al massimo. La produzione di queste antenne ottiche è stata una sfida di portata mondiale perché questo tipo di nanostrutture non può essere realizzato con metodi tradizionali. 

Per raggiungere la precisione richiesta per la produzione delle nanoantenne d'oro più piccole di 100 nm, gli scienziati hanno utilizzato, in un istituto di microtecnologia, attraverso un procedimento che si serve dei raggi di elettroni chiamato Electron beam lithography. 

Queste antenne d'oro si comportano fisicamente come le antenne radio. Però queste ultime hanno una dimensione superiore di 10 milioni di volte, vale a dire una lunghezza di almeno un metro. Inoltre la frequenza ricevuta dalle nanoantenne è un milione di volte più alto delle frequenze radio, per esempio 100 mila ghz rispetto a 100 mhz.

Le nuove reti wireless ad alta velocità

Le nanoantenne trasmettereanno informazioni ad una velocità estremamente alta, perché le maggiori frequenze permettono un rapidissima modulazione del segnale. Guardando al futuro delle tramsissioni wireless questo vuol dire moltiplicare la banda per 10 mila e ridurre allo stesso tempo il consumo di energia. Per questo le nanoantenne sono considerate una delle basi delle future trasmissioni ottiche ad alta velocità. C'è anche un positivo effetto collaterale: la luce con una lunghezza d'onda da 1000 a 400 nm non è pericolosa per umonini, animali e piante. 

Le altre applicazioni delle nanoantenne

in futuro le nanoantenne potrebbero essere usate anche in altri campi, oltre la trasmissione dei dati. Nei microscopi ottici L'utilizzo di questi minuscoli emettitori di luce renderà più facile lo studio di singole biomolecole. Grazie all'efficiente cattura della luce potranno essere utilizzate per differenziare le nanostrutture da semiconduttori, sensori e circuiti integrati e per l'ottimizzazione dei moduli fotovoltaici.  

 

 

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ritratto di Pich

Altri materiali?

Interessante... tuttavia ho un dubbio: è vero che si parla di nanometri, tuttavia una distribuzione su scala mondiale non verrebbe a costare tanto? E' possibile realizzare la stessa tecnologia con un materiale diverso?

ritratto di Anonimo27

Si possono usare materiali diversi?

No, non è possibile utilizzare materiali diversi dall'oro o l'argento in quanto per avere l'effetto osservato (eccitazioni dei plasmoni di superficie) si devono usare materiali a basse perdite. (Estendendo il concetto di costante dielettrica ai metalli si parla di un metallo con costante dielettrica reale molto alta e parte immaginaria molto bassa).
In quanto al substrato si utilizza silicio per far sì che il vettore d'onda della luce si accoppi con quello del plasmone di superficie.
Sono concetti molto nuovi il cui approccio dal punto di vista fisico è molto diverso da quello ingegneristico.

ritratto di totheshark

Articolo interessante, però

Articolo interessante, però mi sorge un dubbio: la luce non penetra i materiali come lo fanno invece le onde elettromagnetiche, quindi il collegamento "deve essere a vista" e la cosa è un po' difficile per una qualunque trasmissione radio "comune" (tv, radio,...)
Se saliamo ancora di frequenza entriamo nella banda dell'ultravioletto, raggi-x e raggi gamma che come sappiamo sono a dir poco nocivi per chiunque. Quindi oltre la banda della luce non si può andare.

Ciao

 

 

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