![superconductores de niobio, aluminio y oro](https://proyectoinversor.com/wp-content/uploads/2023/10/1696752341_superconducting-niobiu-1024x768.jpg)
Los investigadores fabricaron guías de ondas de 20 mm de longitud hechas de niobio, metal superconductor (derecha).
El niobio mostró una conductividad mejorada en comparación con materiales metálicos normales, como cobre de teluro chapado en oro (centro) y aleación de aluminio (izquierda), y puede transmitir ondas de radio que son necesarias para las comunicaciones B5G/6G.
Fuente: Taku Nakajima
El superconductor de niobio
Un equipo de investigadores ha realizado un descubrimiento revolucionario en el mundo de la transmisión de señales Beyond 5G/6G (B5G/6G). Taku Nakajima y Kazuji Suzuki de la Universidad de Nagoya en Japón, junto con sus colaboradores, crearon una guía de ondas hecha de niobio que acelera la transición de señales B5G/6G. Los investigadores publicaron sus hallazgos en el Journal of Physics: Conference Series.
La frecuencia de las ondas de datos ha seguido aumentando a medida que se han introducido las tecnologías B5G/6G. Aunque las líneas de transmisión metálicas utilizadas actualmente pueden manejar B5G/6G, la investigación se ha centrado en metales superconductores, como el niobio, que tienen menores pérdidas de transmisión y pueden manejar frecuencias más altas.
Nakajima y sus colaboradores evaluaron el uso de niobio en una guía de ondas, una línea de transmisión tridimensional que consiste en un tubo metálico que guía y confina las ondas a lo largo de un camino específico, minimizando las pérdidas por radiación y absorción. Sin embargo, trabajar con el metal resultó difícil ya que era susceptible a deformarse y dañarse durante la fabricación y manipulación.
«Fabricar un modelo físico de una guía de ondas fue muy difícil. Al principio no fue posible procesarlo con precisión”, dijo Nakajima. El resultado de su primer corte provocó una rebaba de fresado, una proyección no deseada del metal. «Intentamos buscar la mejor herramienta de corte y los mejores parámetros de corte y finalmente descubrimos que las herramientas recubiertas de carbono tipo diamante eran las mejores. Este proceso de prueba y error tomó varios meses.»
Utilizando su método, los investigadores fabricaron guías de ondas rectangulares que pueden transmitir ondas de radio en la banda de 100 GHz que son necesarias para las comunicaciones B5G/6G.
Diferencias del niobio frente a otros superconductores
Compararon la conductividad de su guía de ondas de niobio con la de materiales comunes de guías de ondas no superconductores: una aleación de telurio, cobre y aluminio bañada en oro.
Probaron tanto a temperatura ambiente como a bajas temperaturas porque las características de los metales superconductores cambian con el enfriamiento, entrando en lo que se llama estado superconductor, que se caracteriza por una baja resistencia eléctrica.
«Como era de esperar, descubrimos que la conductividad mejora a medida que disminuye la temperatura del metal, lo que reduce las pérdidas en el circuito», dijo Nakajima.
«Utilizando simulaciones de campos electromagnéticos, calculamos la conductividad y la pérdida de transmisión de cada metal.
La conductividad del niobio en estado superconductor era entre 1.000 y 10.000 veces mayor que la de la aleación de aluminio.
Además, se calculó que la pérdida de transmisión del niobio en estado superconductor era varias décimas de la de otros metales. Estos dos factores contribuyen a la creación de un entorno de comunicación de alta calidad y precisión.»
Aplicaciones del superconductor de niobio.
Los resultados de este estudio tienen implicaciones importantes para los usos de su tecnología para las comunicaciones B5G/6G. Según Nakajima, «aplicando los resultados de esta investigación, se puede implementar un sistema de recepción ultrasensible sin precedentes en receptores de radiotelescopios para observaciones astronómicas, donde los circuitos de guía de ondas ya se utilizan ampliamente, y en equipos de medición ambiental de la atmósfera terrestre.»
«Esto abrirá nuevos campos de observación científica utilizando ondas de radio de alta frecuencia, como la observación de galaxias muy distantes en el universo primitivo, que emiten sólo ondas de radio muy débiles, o el seguimiento de los cambios en los constituyentes traza de la atmósfera en la Tierra. atmósfera superior.»
Además de Nakajima y Suzuki del Instituto de Investigación Ambiental Espacio-Tierra (ISEE) de la Universidad de Nagoya, entre los colaboradores se encontraban investigadores del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Kawashima Manufacturing Co. y el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones.
Más información:
Taku Nakajima et al, Propagation in Superconducting Niobium Rectangular Waveguide in the 100 GHz band, Journal of Physics: Conference Series (2023). DOI: 10.1088/1742-6596/2545/1/012021
Proporcionado por
Universidad de Nagoya
Citación:
Superconducting niobium waveguide achieves high-precision communications for B5G/6G networks (2023, October 5)
retrieved 8 October 2023
from https://techxplore.com/news/2023-10-superconducting-niobium-waveguide-high-precision-communications.html
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