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 91% родителей считают игры важными для развития ребенка, однако лишь единицы сами предлагают детям поиграть. Взрослые сильно тревожатся из-за увлечения детей смартфонами, хотя зачастую сами преувеличивают время, которое школьники проводят в сети. К таким выводам пришли ученые НовГУ, изучив, как гаджеты и занятость взрослых меняют досуг младшеклассников.
Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.
С помпой объявленный два года назад проект Илона Маска наконец стал официально перевозить людей. Американские власти уже начали аудит того, насколько легальны такие машины, многие сомневаются в успешности проекта для Tesla. Впрочем, у него есть проблемы куда серьезнее и аудита, и плохого отношения западных медиа к главе компании.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
«Росатом» рассматривает возможность создать под Мурманском новое предприятие для достройки плавучих атомных энергоблоков. Причина в том, что количество заказов госкорпорации растет, а существующих мощностей партнеров может не хватить.
В XIV и XV веках состоятельные новгородцы отдавали предпочтение импортной одежде насыщенного красного цвета, а главным поставщиком европейских тканей на Русь выступал Ганзейский союз. Детали этой торговли исследовала аспирант НовГУ Елизавета Калугина.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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