p Para comunicação sem fio, estamos todos presos na mesma rodovia congestionada - é uma seção do espectro eletromagnético conhecido como ondas de rádio. p Os avanços tornaram a rodovia mais eficiente, mas os problemas de largura de banda persistem conforme os dispositivos sem fio proliferam e a demanda por dados cresce. A solução pode estar próxima, área principalmente inexplorada do espectro eletromagnético conhecida como banda terahertz.

p "Para comunicação sem fio, a banda terahertz é como uma via expressa. Mas há um problema:não há rampas de entrada, "diz Josep Jornet, PhD, professor assistente do Departamento de Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Buffalo.

p Jornet é o principal investigador de um estudo de três anos, $ 624, 497 doação do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA para ajudar a desenvolver uma rede de comunicação sem fio na banda terahertz. Os co-investigadores principais são Jonathan Bird, PhD, professor de engenharia elétrica, e Erik Einarsson, PhD, professor assistente de engenharia elétrica, ambos no UB.

p Seu trabalho centra-se no desenvolvimento de rádios extremamente pequenos - feitos de grafeno e materiais semicondutores - que permitem curto alcance, comunicação de alta velocidade.

p A tecnologia pode, em última análise, reduzir o tempo necessário para concluir tarefas complexas, como a migração de arquivos de um computador para outro, de horas a segundos. Outras aplicações potenciais incluem nanosensores corporais implantáveis ​​que monitoram pessoas doentes ou em risco, e nanosensores colocados em pontes envelhecidas, em hidrovias poluídas e outros locais públicos para fornecer streaming de ultra-alta definição.

p Estes são exemplos da chamada Internet das Nano-Coisas, uma peça na Internet das Coisas mais comum, em que objetos do cotidiano são ligados à nuvem por meio de sensores, microprocessadores e outras tecnologias.

p "Seremos capazes de criar altamente precisos, mapas detalhados e oportunos do que está acontecendo em um determinado sistema. A tecnologia tem aplicações na área de saúde, agricultura, eficiência energética - basicamente qualquer coisa sobre a qual você queira mais dados, "Jornet diz.

p O potencial inexplorado das ondas Terahertz

p Imprensado entre ondas de rádio (parte do espectro eletromagnético que inclui o rádio AM, radar e smartphones) e ondas de luz (controles remotos, cabos de fibra ótica e mais), o espectro terahertz raramente é usado para comparação.

p Rádios baseados em grafeno podem ajudar a superar um problema com ondas terahertz:eles não retêm sua densidade de potência em longas distâncias. É uma ideia que Jornet começou a estudar em 2009 como estudante de graduação na Georgia Tech com Ian Akyildiz, PhD, Ken Byers, professor catedrático de telecomunicações.

p O grafeno é uma folha de carbono bidimensional que, além de ser incrivelmente forte, fino e leve, tem propriedades eletrônicas tentadoras. Por exemplo, os elétrons se movem de 50 a 500 vezes mais rápido no grafeno em comparação com o silício.

p Em estudos anteriores, pesquisadores mostraram que pequenas antenas tiras de grafeno com 10-100 nanômetros de largura e um micrômetro de comprimento, combinado com materiais semicondutores, como arseneto de índio e gálio - pode transmitir e receber ondas terahertz em velocidades sem fio maiores que um terabit por segundo.

p Mas para viabilizar esses rádios fora do laboratório, as antenas precisam de outros componentes eletrônicos, como geradores e detectores que funcionam no mesmo ambiente. Este é o trabalho em que Jornet e seus colegas estão se concentrando.

p Jornet diz que milhares - talvez milhões - desses rádios agrupados trabalhando juntos podem permitir que as ondas terahertz viajem por distâncias maiores. Os nanosenores podem ser incorporados em objetos físicos, como paredes e placas de rua, bem como chips e outros componentes eletrônicos, para criar uma Internet de Nano-Coisas.

p "As possibilidades são ilimitadas, "diz Jornet.

p Jornet é membro da Signals, Grupo de pesquisa de comunicações e redes no departamento de engenharia elétrica da UB, enquanto Bird e Einarsson trabalham no grupo de pesquisa Solid State Electronics do departamento.

p O trabalho descrito acima é um exemplo da estratégia do departamento de contratar membros do corpo docente com expertise complementar que impulsiona a convergência de áreas de pesquisa básica ao mesmo tempo em que desenvolve novas tecnologias e educa os alunos.