Ab 2030 erwartet, werden die 6G-Netzwerke nicht nur Daten mit ultrahoher Geschwindigkeit übertragen können, ähnlich wie die der 5
e Generation, sondern auch ihre Umgebung in Echtzeit wahrnehmen. Im Automobilbereich beispielsweise kann eine einzelne Antenne gleichzeitig Daten austauschen und Hindernisse, Fahrzeuge oder Fußgänger in ihrem Wirkungsbereich erfassen.
Diese als ISAC (
Integrated Sensing and Communication) bekannte Konvergenz zwischen Kommunikation und Detektion ist ein bemerkenswerter Fortschritt, da sie heute zwei separate und energieintensive Geräte erfordert. Für den Übergang von einer Phase zur anderen benötigen die aktuellen Materialien und Komponenten mit volatilen elektrischen Eigenschaften (wie Vanadiumdioxid oder Halbleiter) nämlich eine kontinuierliche Stromversorgung, um ihren Zustand zu erhalten.
Konzeptionelle Darstellung der vorgeschlagenen multifunktionalen codierenden Metasurface für die Nahfelderfassung und die Fernfeldkommunikation im Terahertz-Bereich (THz). Hergestellt aus funktionalen Materialien, manipuliert die Metasurface durch optische Aktivierung präzise die reflektierten Wellen.
Diese Fähigkeit ermöglicht die Schaffung einer Kommunikationsumgebung mit großer Abdeckung durch einen dedizierten Signalkanal mit hohem Gewinn. Darüber hinaus verbessert die Metasurface die passive Objekterkennung durch eine Weitwinkelabtastung, die den Frequenzabtastbereich der verschiedenen Codierungsmuster ergänzt.
© 2025 The Author(s). Advanced Functional Materials published by Wiley-VCH GmbH Germaniumtellurid (GeTe) ändert die Spielregeln
Hier kommen die Arbeiten des Teams von Aurelian Crunteanu am
Institut XLIM (CNRS/Universität Limoges) ins Spiel.
In Zusammenarbeit mit der City University of Hong Kong haben die Wissenschaftler eine einschichtige Metasurface entwickelt, die Germaniumtellurid (GeTe) integriert. Dieses Phasenwechselmaterial ermöglicht den Umschlag von einem leitenden kristallinen Zustand in einen isolierenden amorphen Zustand allein durch sehr kurze Laserimpulse. Im Gegensatz zu früheren Ansätzen behält GeTe seinen Zustand ohne kontinuierliche Energiezufuhr bei. Eine als Nichtflüchtigkeit bezeichnete Eigenschaft, die den Stromverbrauch drastisch reduziert.
Die Forscher haben die dualen Fähigkeiten ihrer neuen Vorrichtung validiert und qualifiziert. Im „Detektionsmodus“ nutzt die Metasurface die Frequenzdispersion in mehreren Konfigurationen und deckt damit ein Detektionsfeld von 40 Grad ab, mit einer hohen Fähigkeit zur Lokalisierung kleiner Metallobjekte.
Im „Kommunikationsmodus“ stellt die Metasurface eine Verbindung mit einer Datenrate von 5 Gigabit pro Sekunde her. Das Signal-Rausch-Verhältnis wird verbessert und der Error Vector Magnitude (EVM) (ein Indikator für die Signalqualität) wird im Vergleich zu einem metallischen Referenzreflektor reduziert.
Diese Leistungen positionieren Germaniumtellurid zweifellos als eine sehr relevante Lösung für zukünftige 6G-Netzwerke. Mit einer einzigen Infrastruktur, die gleichzeitig Daten übertragen und die Umgebung kartieren kann, gibt es zahlreiche potenzielle Anwendungen: Satellitennetzwerke in niedriger Erdumlaufbahn, intelligente Städte, fortschrittliches Internet der Dinge, vernetzte Fahrzeuge, Smart Grids...
Überall dort, wo Energieverbrauch und Kompaktheit der Systeme entscheidend sind, bietet diese neue Metasurface eine dauerhafte und innovative Lösung.
Quelle: CNRS INSIS