Fortschritte in der Kommunikationstechnologie: Graphenbasierte Materialien verwandeln Terahertz-Signale in sichtbares Licht

Forscher*innen haben entdeckt, dass Materialien auf Graphenbasis Terahertz-Hochfrequenzsignale in sichtbares Licht umwandeln können. Diese Entdeckung könnte neue Anwendungsbereiche in der Kommunikations- und Informationstechnologie erschließen, insbesondere für drahtlose 6G-Kommunikationssysteme.

Forscher*innen des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), des Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), der University of Exeter Centre for Graphene Science und der TU Eindhoven haben in einem gemeinsamen Projekt entdeckt, dass sichtbares Licht durch Graphen-basierte Materialien aus Terahertz-Hochfrequenzsignalen gewonnen werden kann. Diese Entdeckung soll laut den Forschenden in naher Zukunft auch neue Anwendungsbereiche für die Kommunikations- und Informationstechnologie erschließen können.

Eine hohe Datenübertragung wird heute in vielen Lebensbereichen benötigt. Um in Zukunft immer größere Datenmengen schnell und zuverlässig übertragen zu können, bedarf es drahtlosen 6G-Kommunikationssystemen, die Trägerfrequenzen jenseits von 100 Gigahertz bis in den Terahertz-Bereich bieten, so die Forschenden. Die Wellen im Terahertz-Bereich können nur eine begrenzte Reichweite in der drahtlosen Übertragung abdecken. An dieser Stelle setzt das Projekt des Forschungsteams nahtlos an. Denn bisher fehlte es laut eigenen Aussagen an einem Material, das Terahertz-Signale effizient in den sichtbaren Bereich umwandeln kann.

Das Forschungsteam konnte nun einen Mechanismus identifizieren, der diese Umwandlung ermöglicht. Durch den Einsatz von hochdotiertem Graphen oder eines Gitter-Graphen-Metamaterials, das eine maßgeschneiderte Struktur aufweist und besondere optische, elektrische oder magnetische Eigenschaften besitzt, kann die Lichtemission laut dem Forschungsteam signifikant verstärkt werden. Gerade in Bezug auf die Geschwindigkeit des Umwandelns und die Justierbarkeit eröffnen sich damit nach Aussage der Forschenden vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Informations- und Kommunikationstechnologie. Insbesondere für Terahertz-Telekom-Verbindungen sowie Technologien, die eine rasche Frequenzumwandlung von Signalen erfordern, könnten diese Erkenntnisse zukünftige Entwicklungen beeinflussen.

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