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Development of High-Performance and High-Reliability NEMS Switches for Smart Antenna Structures

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Interruttori per antenne a elevate prestazioni

La realizzazione di interruttori nanoelettromeccanici (NEM) potrebbe dare un nuovo volto al futuro delle comunicazioni senza fili. Scienziati finanziati dall'UE hanno ideato interruttori NEM che potrebbero trovare importanti riscontri in sistemi formati da antenne riconfigurabili.

Economia digitale

L'elevato potenziale trasforma tali strumenti in risorse fondamentali e allettanti per la prossima generazione di sistemi di comunicazione cognitiva senza fili. Tuttavia, i problemi di fabbricazione associati ai sistemi di litografia con una precisione inferiore al micron e le strumentazioni di elaborazione disponibili hanno posto un enorme freno a un utilizzo diffuso di queste tecnologie. Il progetto NEMSMART ("Development of high-performance and high-reliability NEMS switches for smart antenna structures"), finanziato dall'UE, ha spinto gli scienziati a trovare un metodo in grado di garantire il potenziamento del livello di affidabilità delle prestazioni dei sistemi di commutazione NEM. Le ricerche sono state incentrate su due interruttori in radiofrequenza alternativi, tra cui interruttori microfluidici formati da metalli liquidi e interruttori realizzati in materiali intelligenti. L'approccio microfluidico, basato su un metodo di bagnatura dielettrica, ha riscontrato un successo limitato a causa dell'ossidazione di goccioline di metalli liquidi e della fuoriuscita di residui metallici dalle stesse. In tale contesto, gli scienziati hanno approfondito l'utilizzo di materiali intelligenti (come i componenti di commutazione) che non prevedevano fenomeni di attrito o contaminazione. Tra queste sostanze erano inclusi materiali ferroelettrici e a cambiamento di fase. Sebbene i primi presentassero un coefficiente dielettrico regolabile, i secondi dimostravano di possedere importanti proprietà in termini di preservazione della resistenza grazie alla transizione dei materiali dallo stato amorfo allo stato cristallino. Il rapporto ON/OFF dell'interruttore NEM risultava di gran lunga inferiore rispetto a quello delle controparti microelettromeccaniche e microfluidiche. Tuttavia, questa configurazione di commutazione non riguardava componenti fragili. La messa a punto degli interruttori nanoelettromeccanici ad alta affidabilità e costituiti da materiali intelligenti proposti nell'ambito del progetto si presterebbero a un'agevole integrazione in architetture in grado di creare antenne multifunzionali e riconfigurabili. L'iniziativa NEMSMART ha spianato pertanto la strada a nuovi successi nell'ambito della progettazione e dell'implementazione di antenne a partire da quelle tradizionali.

Parole chiave

Interruttori per antenne, nanoelettromeccanico, comunicazioni senza fili, antenne riconfigurabili, strutture di antenne intelligenti, interruttore in radiofrequenza, microfluidico, metalli liquidi, materiali intelligenti, architetture di antenne, progetta

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