Fyzikální ústav přispěl k vývoji nového materiálu pro mobilní sítě 5. generace

Výzkumnému týmu Stanislava Kamby z Fyzikálního ústavu AV ČR se podařilo ve spolupráci s americkými a německými kolegy vyvinout nový mikrovlnný materiál s unikáními vlastnostmi. Má dosud nejnižší dielektrické ztráty a vysokou laditelnost. To umožní zásadní snížení energetické náročnosti mobilních sítí a méně časté nabíjení mobilních telefonů.

Zatímco dosavadní mobilní sítě využívaly frekvencí do 2.5 GHz, budoucí mobilní sítě 5. generace, tzv. 5G, budou pracovat ve frekvenčním oboru 24 až 72 GHz (1 GHz značí miliardu kmitů za sekundu). To umožní přenosovou rychlost dat až 20 gbps (gbps je zkratka miliardy bitů za sekundu). Dosavadní součástky pro takovouto technologii vykazují vysoké elektrické ztráty, a proto se fyzici zaměřují na vývoj nových materiálů s lepšími parametry, tedy s nízkými dielektrickými ztrátami a s vysokou elektrickou laditelností permitivity (nebo kapacity).

Schematické obrázky studovaných krystalových struktur (SrTiO₃)_n-1(BaTiO₃)₁SrO a jejich zobrazení ve skenovacím transmisním elektronovém mikroskopu. Nejlepších mikrovlnných a terahertzových vlastností bylo dosaženo ve vzorcích s n = 6. Žluté oktaedry zobrazují TiO₆ vrstvy, větší zelené a červené body atomy Sr a Ba

„Vytvořili jsme látku s novou krystalovou strukturou, která dosud v přírodě neexistovala, protože je sama o sobě termodynamicky nestabilní. Nám se ji podařilo stabilizovat interakcí s podložkou, na kterou byl materiál deponován. Získali jsme tak systém s unikátními fyzikálními vlastnosti vhodnými pro mikrovlnné aplikace. Náš materiál může pracovat až do 125 GHz, tedy výše než požadují mobilní sítě 5G,“ říká Stanislav Kamba z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Nový materiál, v němž se střídají atomové vrstvy SrTiO3, BaTiO3 a SrO (viz obrázek), představil mezinárodní vědecký tým na konci roku 2019 v časopise Nature Materials.

Citace článku:

N. M. Dawley, E. J.Marksz, A. M. Hagerstrom, G. H. Olsen, M. E. Holtz, V. Goian, C. Kadlec, J. Zhang, X. Lu, J. A. Drisko, R. Uecker, S. Ganschow, C. J. Long, J. C. Booth, S. Kamba, C. J. Fennie, D. A. Muller, N. D. Orloff and D. G. Schlom, Nature Materials, https://doi.org/10.1038/s41563-019-0564-4

Připravila: Petra Köppl, Fyzikální ústav AV ČR ve spolupráci s Markétou Růžičkovou, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Fyzikální ústav AV ČR

Přečtěte si také

• Podpora obnovitelných zdrojů je investicí do bezpečnosti, tvrdí evropští vědci
• Nový rekord nepolapitelného neutrina: váží milionkrát méně než elektron
• Žádné dítě není k zahození, říká mladý vědec se zkušenostmi z „Autistánu“
• Světlo jako pomocník při výrobě povrchů inspirovaných přírodou
• Jak dlouho trvá „rok“ na exoplanetách? Doba oběhu zdánlivě kolísá v řádu dní
• Jak vyztužit lidské tělo prostřednictvím biodegradabilních kovů
• Vidět znamená věřit. Altermagnetismus dokazují první mikroskopické snímky
• Epileptický záchvat nepřichází vždy zčistajasna, říká Jaroslav Hlinka
• V Praze odstartovala největší mezinárodní konference o materiálovém modelování
• Z čeho se skládá kosmické záření? Napoví přelomová metoda českého fyzika