華盛頓大學：這種新技術可使5G系統的頻譜帶寬翻倍

與木材、銅或硅不同，拓撲絕緣體 (TI) 是一種奇特的物質狀態。它表面是導電的，但是整體不導電。這種獨特的材料特性具有重大的科學意義，可用于一系列技術，包括無線通信、雷達和量子信息處理。

近日，圣路易斯華盛頓大學的科學家在一項新研究中，首次展示了在集成芯片上實現電磁拓撲絕緣體。

研究作者Nagulu說：“拓撲絕緣體具有非常有趣的特性，并且它們本身很有用。但是，當它們與非互易特性結合時，其真正潛力才會顯現出來。”

非互易性確保了電磁 (EM) 波的單向傳播。此屬性可用于全雙工通信，這是一種允許以有效方式同時使用相同頻率傳輸和接收數據的方法，從而使頻譜容量增加一倍。此外，如果波與介質內的任何畸形或不規則性接觸，具有非互易特性的 TI 可防止由于反向散射而導致的信號強度衰減。

該團隊使用精心設計的晶體管，在標準半導體 IC 上實現非互易性和拓撲絕緣特性，而無需特殊材料或極端條件。

這種微型集成芯片將 TI 的奇異領域與實際應用相結合。研究人員演示了如何將可重構集成電路應用于新興的 5G 無線應用，例如多天線全雙工無線通信和多天線脈沖雷達。

該研究論文題為“Chip-scale Floquet topological insulators for 5G wireless systems”，已發表在Nature Electronics上。

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