Le reti mobili di nuova generazione promettono velocità mai viste prima, ma nascondono un limite fisico importante: i segnali 6G potrebbero essere estremamente vulnerabili agli ostacoli presenti negli ambienti quotidiani. Una singola parete in cemento o anche il passaggio di una folla potrebbero interrompere la propagazione delle onde ad alta frequenza.
Per affrontare questa criticità, un gruppo di ricercatori dell’Università Aalto in Finlandia ha sviluppato una nuova soluzione basata su pannelli metacrystal stampati in 3D, dispositivi passivi capaci di guidare le onde radio intorno a muri, angoli e aree difficili da raggiungere senza utilizzare energia elettrica.
Come funzionano i pannelli metacrystal per migliorare il segnale 6G
I nuovi pannelli sono strutture tridimensionali realizzate tramite stampa 3D che possono essere installate su pareti, soffitti o mobili per modificare il percorso dei segnali radio. Il loro obiettivo è simile a quello di uno specchio che riflette la luce in una stanza buia: invece di generare una nuova sorgente, permettono di sfruttare meglio quella già disponibile.
Secondo i ricercatori, questi dispositivi riescono a riflettere, piegare e indirizzare le onde radio verso specifiche aree dell’ambiente, consentendo al segnale di raggiungere anche zone d’ombra dove normalmente non arriverebbe.
La tecnologia si basa sulla particolare geometria interna dei materiali. Attraverso sistemi di ottimizzazione computerizzata, gli scienziati possono progettare strutture capaci di interagire con i campi elettromagnetici e controllare diversi segnali contemporaneamente.
Il limite delle frequenze 6G e la sfida degli ostacoli fisici
Il futuro standard 6G punta a utilizzare frequenze molto elevate, comprese le onde terahertz, per raggiungere velocità di trasferimento dati nell’ordine dei terabit al secondo. Tuttavia, proprio queste frequenze rappresentano anche il principale punto debole della tecnologia.
Rispetto alle onde utilizzate dalle reti precedenti, infatti, i segnali 6G hanno maggiori difficoltà nel superare ostacoli fisici. Materiali comuni come cemento e altri elementi strutturali degli edifici possono bloccarli facilmente, creando problemi in ambienti come uffici, fabbriche, magazzini e corridoi molto lunghi.
Attualmente, per risolvere queste limitazioni vengono utilizzati router più potenti, ripetitori e nuove stazioni base, soluzioni però più costose, energivore e soggette a manutenzione continua.
I metacrystal sviluppati dal team finlandese rappresentano invece un approccio completamente diverso: non richiedono circuiti elettronici, batterie o collegamenti alla rete elettrica.
Una soluzione economica per fabbriche, uffici e reti indoor del futuro
Uno degli aspetti più interessanti della tecnologia riguarda il costo. Rispetto alle superfici intelligenti tradizionali dotate di componenti elettronici complessi, i pannelli metacrystal possono essere prodotti con materiali economici che costano poche decine di euro per unità.
Inoltre, grazie alla stampa 3D, ogni pannello può essere progettato su misura in base all’ambiente in cui verrà installato. Questa caratteristica li rende particolarmente adatti a contesti con configurazioni relativamente stabili, come fabbriche, magazzini industriali e grandi spazi interni coperti da reti 5G o 6G.
I ricercatori sottolineano che le precedenti soluzioni basate su superfici intelligenti bidimensionali avevano diversi limiti, perché una superficie piatta non disponeva di sufficiente libertà geometrica per gestire segnali provenienti da angolazioni differenti. I nuovi metacrystal tridimensionali, invece, possono controllare più segnali o bande di frequenza in modo indipendente.
Attualmente il gruppo di ricerca sta cercando collaborazioni industriali per portare la tecnologia verso una possibile commercializzazione. Il prossimo passo sarà sviluppare pannelli riconfigurabili e adattabili, capaci di modificare il proprio comportamento quando cambia l’ambiente circostante, mantenendo però un processo produttivo semplice ed economico.
Fonte: Interesting Engineering
