وقد أدى الطلب غير الملموس على أجهزة الاتصال اللاسلكية السريعة والموثوقة بدرجة أكبر إلى جعل المهندسين يستكشفون النطاقات المادية الأساسية، حيث أن هذه النظم التقليدية التي تتسم بالترددات المشعة تقترب من حدودها العملية في الحجم والتواتر معا، وقد نشأت مجموعة جديدة من المكونات عن تقاطع الظواهر النانوية والكهربية:

ما هي نانو-انتاناس؟

وهى في صميمها جهاز يحوّل إشارات كهربائية مرشدة إلى موجات الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر، والعكس بالعكس، وتُستخدم الأنابيب التقليدية - مثل نصف الموجات الدنبولية - بشكل يتناسب مع الموجة التي يُقصد بها نقلها أو تلقيها، وبالنسبة للترددات الراديوية، تتراوح الترددات الموجية بين سنتيمترات وأجهزة القياس، مما يجعلها متناهية.

غير أن رفع الهوائي إلى عدد قليل من المقاييس يستحدث فيزياء جديدة، وفي الترددات البصرية، لم تعد المعادن مثل الذهب والفضة تتصرف كسلك مثالي؛ بل إنها تدعم أحواض الألواح البلاستيكية - وهي تذبذبات جماعية للكهرباء الممتصّلة إلى حقل الكهرومغناطيسي، وتسمح هذه النماذج البلاستيكية بتركيز الضوء على كميات من الأمواج الخفيفة تحت

ومن بين أوجه التمييز الحاسمة أن يمكن اختلاق الأنا - كوناناس على شكل مضغ باستخدام عمليات نموذجية لشبه الموصلات، مما يتيح الاندماج مع المترجمين، وأجهزة الموجات، والكشف، وهذا التوافق يفتح الباب أمام أجهزة إرسال ذات قيمة عالية، يتم فيها إنتاج البيانات وتجهيزها وتشعها في نطاق بصمة أقل من قطرة من الرمل.

Key Advantages of Nano-antennas

التنميط المفرط

ويشغل نانو - آناس جزءا من حجم حتى أصغر هوائيات الموجات الدقيقة التقليدية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يقاس نصف قطرة صغيرة من طراز MIHz على بعدة مليمترات، بينما يعمل هوائي نانو - ديبول بمقياس 200 ثيس فقط حوالي 250 ميلاً مربعاً - وهو عامل يقل بمقدار 000 10 مرة، وهذا الخفض إلى حد كبير من أجهزة الاستشعار التي يمكن ارتداؤها.

معدلات البيانات في أعلى درجة

وبعملها في تيراهرتز والترددات البصرية، يمكن أن تدعم نانو - كوناناس نطاقات العزل التي تتجاوز كثيرا قدرات جيغاهرتز في الإذاعة التقليدية، وتعود نظم تيرهارتز بوصلات متعددة الأطراف لكل ثانية، وتعود الترددات البصرية إلى مئات من الجيبيات في الثانية أو حتى مركز واقع في الثانية في بعض المظاهرات المختبرية العالية الترابط.

تعزيز التوجيه وتوجيه بيم

ويمكن تعبئة صفائف النانو - الانتينا، التي كثيرا ما تسمى صفائف متدرجة على نطاق واسع، في شبكات كثيفة للغاية على رقاقة واحدة، ويمكن التحكم في كل عنصر على حدة لتشكيل نمط الإشعاع إلكترونيا، مما يتيح توجيها دقيقا لتعقب الأجهزة المتحركة، ويقلل من التدخل، ويزيد من الكفاءة في الطيف من خلال التكسير المكاني، كما أن حجم العناصر الصغيرة يعني أن الفصامات البلاستيكية (ال غير المرغوب فيها) تفصل بين بعضها البعض.

التكامل مع دوائر نانوفوتونية

تعمل شركة نانو - أنثناس كواجهة بين الدوائر الضوئية التي تتنقل عبر الشيكات (حيث تسافر البيانات على شكل ضوء في الموجات) والبث الحر للفضاء، ويمكن وضعها مباشرة فوق الليزرات والمناورة وأجهزة التصوير الضوئي، مما يتيح تحويلاً سلساً بين الوسائط المصحوبة والمشعة، وهذا التكامل حيوي بالنسبة للوصلات اللاسلكية البصرية المستقبلية التي لا توصف بالرقاقة.

تطبيقات النظم المتقادمة

5G-Advanced and 6G Networks

وفي حين يستخدم 5G حالياً فرق الموجات المتوسطة (24-40 GHz)، يتوقع أن تستغل الخطوة التالية - 6G - الترددات الفرعية (100-300 GHz) لتحقيق قدرة أعلى، وقد أثبت نانو-انياس المرشحات الطبيعيات لهذه الفرق بسبب صغر حجمها وتوافقها مع نسيج CMOS. Researchers at institutions like the

شبكة الإنترنت للأشياء (IoT) وشبكات الاستشعار اللاسلكية

ويعتمد هذا النوع من الاستشعار على بلايين أجهزة الاستشعار الصغيرة ذات الطاقة المنخفضة التي تجمع البيانات عن درجة الحرارة أو الرطوبة أو الاهتزاز أو القياس الطبي، ويمكن لهذه أجهزة الاستشعار من طراز نانو -انتينا أن تتواصل دون تكترث دون وحدات من RF ذات طاقة بطارية كبيرة، ومن خلال استغلال جني الطاقة من الإشعاعات البصرية أو التيسيرية، يمكن أن تنقل البيانات إلى ما لا نهاية " أجهزة الاستشعار والطيرانية " .

قاعدة بيانات إدارة المعلومات الاقتصادية والاجتماعية

(أ) تعمل بطاقات تحديد الترددات اللاسلكية التقليدية على التردد فوق العالي (900 ميغاهرتز) أو الموجات الدقيقة (2.45 غيغاهيرتز) وتتطلب أجهزة قياس نصف سنتيمتر في الحجم. ويمكن طبع بطاقات نانو -انتينا على عبوات مباشرة أو إدماجها في أجهزة مجهرية، مما يتيح تعقب مستوى المواد على نطاق المستودعات بمسافات من عدة أجهزة بحثية تستخدم جهاز سواتل " TFLT " (T) مثل جهاز " TB.

أجهزة الطب الحيوي وأجهزة الاستشعار التي يمكن تخطيطها

- أجهزة طبية غير قابلة للتلف - أجهزة كهرباء، وأجهزة رصد الغلوكوس، وأجهزة الدمج العصبي - تحتاج إلى وصلات لاسلكية يمكن أن تعمل من خلال الأنسجة بينما تكون صغيرة بما يكفي لعدم التدخل في الوظائف الجسمية - يمكن أن يخترق إشعاع تيرهتز بضعة مليمترات في الجلد والأنسجة اللينة، مما يجعلها مناسبة للزراعة القريبة من السطح.

الاتصالات والاستشعارات الكمية

(أ) أن تُستخدم في عمليات جمع الأموال من خلال الأجهزة الإلكترونية (العملية) في مجال الطاقة، وأن تُستخدم في ذلك، في إطار هذا النوع من المواد، في شكل مواد مُعدة من المواد الكيميائية، وأن تُستخدم هذه الصور في إطار نظام " الأشعة " () في شكل أرقام مُعدية، وأن تُستخدم في ذلك في شكل " مُعدّل " ().

تسخير الطاقة وتصريفها بطريقة أو بأخرى

(أ) تحويل موجات الكهرومغناطيسية إلى كهرباء جارية مباشرة، ويمكن أن تؤدي الاضطرابات البصرية التي تستخدم إشارات النانو - كوناس، نظريا، إلى إشعاع حراري مكثف في أمطار محصولية، أو حتى ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية، مع أن الأجهزة العملية لا تزال تعاني من انخفاض الكفاءة بسبب التحولات في الأنفاق إلى نفايات بصرية.

التحديات التي تواجه انتشار نانو -انتينا

التعقيد والتكلفة

إن خلق سمات على نطاق النانومترات يتطلب أدوات لرسم الليثيوم باهظة الثمن وظروفا نظيفة صارمة، ورسم الليثيوغرافيا الكهربية بطيئة )كتابة السير(، مما يجعل التصنيع على نطاق واسع مكلفا للغاية، وطرائق التأطير الذاتي، مثل مختبرات التكوين الحامض النووي أو الليثومر الدموي، تحمل الوعود للإنتاج الجماعي، ولكنها تعاني حاليا من أخطاء في الاختراق،

الخسائر المادية والحدود المادية

وفي الترددات البصرية، تؤدي سمية المعادن إلى تدهور بسبب زيادة التكاثر الإلكتروني على السطح - وهي ظاهرة معروفة بحجمها، مما يؤدي إلى تسخين حساس نسبيا (فقدان الجسم) مما يقلل من كفاءة الغلاف الجوي، حيث أن للسيفر والذهب أدنى خسائر فيما بين المعادن المشتركة ولكنهما لا تزالان تظهران تنافرا كبيرا.

رسم الخرائط والتغذية

إن ربط ناينو بانتينا بمرسل أو جهاز استقبال يتطلب مطابقة لخط الهوائي في دائرة التغذية - التي عادة ما تقارب 50 أوما في الترددات اللاسلكية، ولكن في النانوكال، يصبح الارتطام التفاعلي كبيرا ومعتمدا على الترددات العالية، وكثيرا ما تتطلب التصميمات هيكلا للتغذية أو هيكلا للتغذية مصمما، يمكن أن يكون من الصعب للغاية اختلاقه إلى جانب الحلول.

التدخل والتعقب عبر الحدود

وعندما تُحزم آلاف من الأنابيب النانو - الانتينازية في منطقة صغيرة، يمكن للجمع بين العناصر المتاخمة أن يغير أنماطها الإشعاعية وازدهارها، وإدارة هذا التقاطع أمر حاسم بالنسبة للصفائف المرحلية ونظم الرصد المتعدد الأطراف، كما أن أدوات المحاكاة المتقدمة (التوقيت النهائي، طريقة التنفيذ النهائي) يمكن أن تُمثل هذه الآثار، ولكن تكلفة الضبط تنمو بسرعة مع عدد العناصر.

المسائل التنظيمية والمتعلقة بالمقارنات

أما النطاق ١٠٠ GHz-3 TTHz فهو غير مرخص إلى حد كبير ولكنه يخضع لتصلات استيعاب الغلاف الجوي )مثل بخار المياه( فبالنسبة للوصلات البرية، سيكون التخطيط للتواتر ضروريا لتجنب التدخل في تطبيقات التصويب الفلكي أو الاستشعار، بالإضافة إلى ذلك، كانت الأدوية المتنقلة القائمة، والهياكل الأساسية، والبروتوكولات ذات الصلة )البرنامج العالمي الثالث(.

التوقعات المستقبلية والتوجيهات البحثية

وعلى الرغم من العقبات، فإن وتيرة البحث عن الأنانوسا آخذة في التسارع، إذ أن المواد الثنائية الأبعاد - الترسانة، وسادس الفوسفور الأسود - توفر الوعد بأن تكون قابلة للوحدة، وضائعة، وشديدة الارتداد، وأن الميكانيكية النانوية يمكن أن تعمل كقطع من التحيزات البلازمونية التي يمكن أن تتكيف مع تردد الصوت

وثمة حدود مثيرة أخرى هي دمج الأنانوس في نظام التعلم الآلي، حيث تم بالفعل استخدام شبكات العزل الجامدة للتنبؤ بمجموعات قياسات الهوائي المثلى لدرجات محددة وبظروف الخسارة، بحيث يمكن للباحثين أن يجتازوا دورات طويلة من تصميم الاختبارات والتجديدات، وقد استخدمت شبكات النزعة الجامدة لاقتراح نماذج جديدة من الأمعاء والمقاييس الأرضية الاصطناعية التي تتفوق على الأشكال اليدوية للمجموعات المربحية.

وفي الأجل الطويل، يمكن أن تصبح نانو - انتنانز مكونات قياسية في " غبار الذكاء " - شبكات أجهزة الاستشعار الدقيقة التي تطفو في الهواء أو تفرق في مناطق كبيرة، ومع مصادر الطاقة التي تستمد من الإشعاعات المحيطة والبيانات المرسلة عن طريق النبضات المطيرة، يمكن لهذه النظم أن تمكن من الرصد البيئي للملوثات أو المسببات المرضية، بل وحتى السلامة الهيكلية للمباني.

إن التكامل مع الصور الضوئية للسيليكون هو مسار رئيسي آخر، إذ أن الشركات مثل إنتل، وشركة إي بي إم، وشركة TSMC تستثمر بشدة في دوائر متكاملة للصور الفوتوغرافية لمراكز البيانات، ويمكن أن تُختلق نانو - أنتانياس على نفس منصة الوصلات المركبة القصيرة، مما يتيح الاتصال اللاسلكي بين الشرائح والقطع على عجلات بعشرة من أجهزة الدمج في كل ثانية، مما يزيل الحاجة إلى وصلات مادية.

وأخيرا، فإن السعي إلى تحقيق الكفاءة في الارتداد البصري مستمر، وإذا أمكن رفع الكفاءة من نسبة 1 في المائة إلى ما يزيد عن 10 في المائة، فإن التكنولوجيا النانو - الانتيناس يمكن أن تصبح تكنولوجيا صالحة للتعبئة من الطاقة تتنافس مع الفولطية الضوئية في الظروف الداخلية والخفيضة، فإن الجمع بين القوة القائمة على الكبريت والاتصالات اللاسلكية من شأنه أن يخلق أداة سلبية تماما - وهي حس " لا يعرف الكل " حقا في معظمها.

خاتمة

إن عدم وجود أي تغيير في مجال الاتصالات اللاسلكية، والانتقال من أجهزة الإشعال بالمقياس المركزي إلى هياكل ذات نطاق نانوميتر تعمل في ترددات بصرية وثباتية، وتتجاوز إمكانياتها في تقديم بيانات عالية، وتدنية شديدة، والتكامل العميق مع الدوائر الإلكترونية والصورية على السواء، غير مطابقة تماماً للأبحاث التي تُنشر في إطار قاعدة البيانات الإلكترونية، والطبيعة.