Следующее поколение мобильной связи — 6G — обещает терабитные скорости, но у него есть серьёзная проблема: сигналы в терагерцовом диапазоне очень плохо огибают препятствия. Одна бетонная стена или даже группа людей может полностью «убить» соединение. Учёные из Университета Аалто (Финляндия) предложили простое и дешёвое решение — пассивные 3D-печатные панели-метакристаллы, которые направляют радиоволны туда, куда нужно, без электричества и сложной электроники.
Вместо того чтобы устанавливать дополнительные базовые станции и ретрансляторы (которые потребляют много энергии и требуют обслуживания), исследователи предлагают использовать специальные объёмные пластиковые структуры. Эти панели работают по принципу зеркал, но для радиоволн: они отражают, преломляют и направляют сигнал в нужном направлении.
Ключевое преимущество — объёмная (3D) конструкция. В отличие от плоских метаповерхностей, которые могут эффективно работать только с сигналами, приходящими под определённым углом, метакристаллы способны одновременно управлять несколькими сигналами и частотными диапазонами независимо друг от друга. Это достигается за счёт сложной внутренней геометрии, рассчитанной с помощью компьютерной оптимизации.
Панели изготавливаются на обычном 3D-принтере из недорогого пластика. Стоимость одной штуки — всего несколько десятков евро. Их можно крепить на стены, потолки или мебель и изготавливать индивидуально под конкретное помещение.
«Когда в комнате темно, можно либо добавить ламп, либо использовать зеркала, чтобы направить уже имеющийся свет. Наши метакристаллы делают то же самое, но с радиоволнами», — объясняет Махди Асгари (Mahdi Asgari), докторант Университета Аалто.
Где это пригодится
Технология особенно перспективна для промышленных объектов — заводов, складов, длинных коридоров, где планировка меняется редко или вообще не меняется. В таких условиях пассивные панели смогут годами направлять сигнал без электричества и технического обслуживания.
В будущем исследователи планируют создать перестраиваемые (tunable) версии панелей, которые смогут адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Пока же команда ищет промышленных партнёров для коммерциализации технологии.
