Разработана защита для сетей 6G, которая работает как автоматические жалюзи
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами из Китая и ОАЭ разработали новые способы динамического управления электромагнитным экранированием. Они использовали пленки из двумерных материалов максенов (MXenes) для создания адаптивной защиты электроники будущего. Исследование открывает новые возможности контроля связи 6G.
Работа опубликована в журнале Physical Review Materials. Мир готовится к переходу на стандарты связи шестого поколения (6G) и терагерцовые (ТГц) технологии больше внедряются в медицину и системы безопасности. Из-за этого возникает проблема нового типа загрязнения — электромагнитного «тумана» в ТГц-диапазоне. Традиционные методы экранирования работают как глухая стена: они полностью блокируют излучение без возможности управления. Для сложных адаптивных систем требуется не стена, а «умное окно», способное открываться и закрываться по необходимости.
Авторы исследования нашли решение: тонкие пленки из максенов динамически изменяют свои экранирующие свойства. Применение технологии варьируется от создания каналов связи «по требованию» в сетях 6G до разработки высокочувствительных детекторов и адаптивных камуфляжных покрытий.
«Новизна исследования заключается в переходе от пассивной защиты к активному управлению,— рассказывает Мария Бурданова, один из ключевых авторов исследования, старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и ИОФ РАН.— Мы не просто создали эффективный щит, мы разработали механизмы, позволяющие изменять его свойства в реальном времени, адаптируя материал к текущим задачам».
Максены — семейство двумерных материалов, сочетающих высокую металлическую проводимость с легкостью и гибкостью. Карбид титана (Ti₃C₂Tₓ), эффективно поглощающий ТГц-излучение, использовался в исследовании. Однако его оптические свойства оставались неизменными. Физики разработали два взаимодополняющих подхода к управлению поглощением разработанных пленок.
Первый способ — электрохимический — подобен технологии «умного стекла». Ученые интегрировали пленку в прозрачную ячейку с ионной жидкостью. При подаче напряжения (до +2 Вольт) ионы перераспределяются, значительно увеличивая концентрацию носителей заряда в материале. Это позволяет плавно регулировать поглощение материала аналогично изменению затемнения в современных электрохромных окнах. Эффективность экранирования возрастает более чем в 1,5 раза, достигая показателя 40 000 дБ г⁻¹ см², что в восемь раз выше, чем у графена. Это дает возможность переключать материал из полупрозрачного состояния в режим максимальной защиты.
Второй подход обеспечивает сверхбыстрое управление. Ученые облучали пленку ультракороткими фемтосекундными лазерными импульсами и обнаружили контринтуитивный эффект — отрицательную фотопроводимость.
«В большинстве полупроводников свет увеличивает проводимость. Но в металлических системах, таких как максены, оптическое возбуждение быстро «разогревает» электроны и кристаллическую решетку. Это приводит к увеличению рассеяния электронов и, как следствие, к снижению проводимости»,— поясняет Максим Пауков, соавтор работы и сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
В результате под воздействием света материал временно становится более прозрачным для ТГц-излучения. Этот процесс происходит за пикосекунды (триллионные доли секунды) и полностью обратим.
«Электрический контроль требует нескольких секунд из-за медленной диффузии ионов, тогда как оптический срабатывает мгновенно. Это позволяет нам на короткое время „открыть окно” в непроницаемом экране для сеанса связи и тут же его закрыть»,— добавляет Максим Пауков.
Сочетание медленной, но глубокой электрической настройки и сверхбыстрого оптического переключения делает пленки Ti₃C₂Tₓ идеальной платформой для нового поколения ТГц-устройств.
«Мы показали, что максены — не просто материал для экранирования, а многофункциональная платформа для управления электромагнитным спектром терагерцового диапазона частот,— заключает Мария Бурданова.— Это важный шаг к созданию адаптивных терагерцовых устройств будущего».
В исследовании вместе с учеными из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ принимали участие их коллеги из Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Института физики твердого тела РАН, Сколтеха, Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Столичного педагогического университета и Пекинской ключевой лаборатории метаматериалов и устройств (Китай).
Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ — это хаб инновационных исследований мирового уровня, где наука превращается в технологии и решения для бизнеса и общества. Центр основан в 2016 году и объединяет 10 лабораторий, ориентированных на опережающие исследования с применением в промышленности и высокотехнологичных отраслях, включая энергетику, нефтегазохимическую сферу, телекоммуникации, IT, медицину и другие индустрии.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно