盡管COVID-19已經(jīng)導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩，但5G革命仍在順利進(jìn)行，第一款能夠接入下一代無線速度的先鋒設(shè)備已經(jīng)在全球上架。

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德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的開關(guān)圖，顯示了兩個(gè)金電極和一層hBN。德克薩斯大學(xué)圖片

當(dāng)前，訪問5G速度并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，設(shè)備制造商需要優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)和組件，這樣他們不僅可以實(shí)現(xiàn)高速，而且以不顯著浪費(fèi)電池壽命的方式高效地實(shí)現(xiàn)高速。

現(xiàn)在，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校和法國(guó)里爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)構(gòu)建了一種新的組件——5G交換機(jī)，據(jù)報(bào)道，這種交換機(jī)可以更有效地接入高速5G頻率，從而延長(zhǎng)電池壽命，加速高清流媒體等5G應(yīng)用。

該聯(lián)合小組的研究成果于5月25日發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上，描述了他們開發(fā)的一種由氮化硼單分子膜制成的模擬開關(guān)。

節(jié)能50倍

智能手機(jī)經(jīng)常在不同的網(wǎng)絡(luò)和頻譜之間切換，如Wi-Fi、4G、LTE、藍(lán)牙等。此開關(guān)目前由射頻(RF)開關(guān)處理，這些開關(guān)持續(xù)運(yùn)行并消耗處理電源和電池壽命。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的科克雷爾工程學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授德吉·阿金萬德說：“我們研發(fā)的開關(guān)比現(xiàn)在使用的節(jié)能50多倍。它可以以100千兆赫的頻率傳輸高清電視流，這在寬帶交換技術(shù)中是聞所未聞的。”

德州里爾團(tuán)隊(duì)的開關(guān)保持關(guān)閉，為其他進(jìn)程和需求節(jié)省電池壽命，除非設(shè)備需要它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)之間切換。據(jù)說它們還能夠在5G級(jí)速度的基線以上傳輸數(shù)據(jù)。

它使用與石墨烯屬于同一族的納米材料六角形亞硝酸硼硼(hBN)，并以蜂窩狀包含單層硼和氮原子，蜂窩狀圖案夾在一對(duì)金電極之間。

重要的研究領(lǐng)域

由美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室下屬陸軍研究辦公室資助的研發(fā)新5G交換機(jī)的研究，是此前在5G頻譜低端取得成功的一系列努力中的最新一項(xiàng)，在速度較低但數(shù)據(jù)可以傳輸更長(zhǎng)距離的地方。

這是第一個(gè)能夠在從低端千兆赫茲到高端兆赫頻率的頻譜范圍內(nèi)工作的交換機(jī)，可能對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)、智能無線電、物聯(lián)網(wǎng)和可重構(gòu)通信等智能手機(jī)以外的應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響。

美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的一部分，陸軍研究辦公室材料科學(xué)項(xiàng)目的部門主管Pani

Varanasi博士說：“射頻開關(guān)在軍事通信、連接和雷達(dá)系統(tǒng)中無處不在，與現(xiàn)有組件相比，這些新交換機(jī)可以提供更大的性能優(yōu)勢(shì)，并且可以延長(zhǎng)移動(dòng)通信和高級(jí)可重構(gòu)系統(tǒng)的電池壽命。”