Mạng di động thế hệ thứ sáu, hay 6G, là bước tiếp theo trong truyền thông không dây, còn sóng terahertz điện từ được coi là rất quan trọng đối với sự phát triển của nó. Tuy nhiên, sóng terahertz dễ bị nhiễu điện từ hơn do có tần số cao hơn và bước sóng ngắn hơn, khiến việc truyền tải rõ ràng và an toàn trở thành một thách thức. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo và đối tác hiện đã tạo ra một bộ hấp thụ sóng điện từ cho dải sóng từ 0,1-1 terahertz (THz). Điều này mở rộng đáng kể phạm vi tần số terahertz có thể được sử dụng thương mại trong tương lai. Lớp màng siêu mỏng này có chi phí không cao, thân thiện với môi trường và có thể sử dụng ngoài trời vì nó có khả năng chống chịu nhiệt, nước, ánh sáng và dung môi hữu cơ.

Nếu bạn có quyền truy cập vào mạng 5G, bạn có thể đã nhận thấy sự khác biệt đáng kể so với mạng 4G phổ biến hơn. Độ trễ thấp của nó (thời gian tín hiệu phản xạ từ nguồn đến máy thu và ngược lại) rất hữu ích cho các ứng dụng thời gian thực, trong khi tốc độ tải xuống lên tới 20 gigabit mỗi giây (so với 0,1 gigabit mỗi giây) và khả năng dung lượng dữ liệu lớn hơn gấp 1.000 lần mở ra cơ hội cho nhà thông minh và thành phố thông minh. Nhưng đây không phải là kết thúc của công nghệ di động không dây, các nhà phát triển đang hướng tới bước tiếp theo – mạng 6G.

Sóng Terahertz được dự đoán sẽ đóng vai trò là sóng mang cho các mạng thế hệ thứ sáu sắp tới. Các báo cáo gần đây về những thử nghiệm với sóng Terahertz cho thấy tốc độ truyền dữ liệu lên tới 240 gigabit mỗi giây. Tuy nhiên, thách thức không chỉ là cải thiện thêm tốc độ, độ trễ và dung lượng dữ liệu mà còn phải giảm nhiễu để đảm bảo tín hiệu an toàn và rõ ràng. Đó là lúc các bộ hấp thụ sóng điện từ phát huy tác dụng. Chúng có thể ức chế sự truyền hoặc phản xạ của sóng điện từ và khi được đặt trên vỏ máy phát và ăng-ten, chúng giúp tăng cường độ chính xác của liên lạc.

Hiện nay, một nhóm gồm các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo cùng nhà sản xuất hợp kim gốc sắt và hóa chất Nhật Bản Nippon Denko Co. Ltd. đã phát triển bộ hấp thụ sóng điện từ mỏng nhất thế giới, có khả năng hấp thụ sóng trong phạm vi 0,1-1 THz. Cho đến nay, chỉ có bộ hấp thụ sóng dưới 0,3 THz được sản xuất thương mại, nhưng một dải tần số vượt quá mức này dự kiến ​​sẽ được sử dụng cho 5G và 6G dung lượng lớn.

Dải tần số này dự kiến ​​sẽ được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm truyền thông không dây, hệ thống theo dõi sự sống không tiếp xúc, hệ thống quét kiểm tra chất lượng thông qua hình ảnh chụp cắt lớp và cảm biến an ninh để phát hiện vật liệu nguy hiểm.

Được tạo thành từ oxit kim loại dẫn điện gọi là lambda-trititanium-pentoxide (λ-Ti₃O₅), được cách điện trong lớp phủ titanium dioxide (TiO₂), bộ hấp thụ được làm hoàn toàn bằng titan và oxy. Bộ hấp thụ được làm ở dạng bột, có thể biến thành màng siêu mỏng thông qua quá trình đúc nén và sau đó được áp dụng cho các bề mặt khi cần.

Giải pháp của các nhà nghiên cứu là kết hợp vật liệu dẫn điện với vật liệu cách điện. Khi sóng terahertz đi qua, trường điện xoay chiều của nó sẽ gây ra sự tán xạ dòng điện được tạo ra bên trong vật liệu dẫn điện, gây mất năng lượng và dẫn đến sự tiêu tán năng lượng điện từ. Sự tiêu tán này của các sóng gây nhiễu cho phép loại bỏ nhiễu, tức là các sóng không mong muốn, dẫn đến tín hiệu rõ ràng.

Vì màng phim chỉ dày 48 micromet hoặc micron (một sợi tóc trung bình của con người dày khoảng 100 micromet) và titan là một nguyên tố rất phong phú, nên chất hấp thụ này có giá thành kinh tế khi sản xuất hàng loạt và có thể sử dụng ngay cả bên trong các thiết bị nhỏ gọn. Nó cũng có khả năng chống nhiệt, nước, ánh sáng và dung môi hữu cơ, do đó có thể sử dụng trong môi trường ngoài trời và thậm chí có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt. Chi tiết tham khảo tại:

Shin-ichi Ohkoshi, Yuna Tsuzuo, Marie Yoshikiyo, Asuka Namai, Tomu Otake, Kosei Okuzono, Yoshitaka Tanaka, Shingo Katayama. Ultrathin Terahertz-Wave Absorber Based on Inorganic Materials for 6G Wireless Communications. ACS Applied Materials & Interfaces, 2025; DOI: 10.1021/acsami.4c17606