MIT พัฒนาชิปใหม่ที่ใช้คลื่นเทอราเฮิร์ตซ์ เทคโนโลยีแห่งอนาคตสำหรับการสื่อสาร

นักวิจัยจาก MIT พัฒนา "ชิป" ใหม่ที่จะปฏิวัติการใช้คลื่นเทอราเฮิร์ตซ์ (Terahertz waves) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

คลื่นเทอราเฮิร์ตซ์ (THz) ถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความสามารถที่น่าทึ่งในการนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม ตั้งแต่การสื่อสารความเร็วสูง, การส่งข้อมูลแบบไร้สายที่มีความจุสูง, การตรวจสอบทางการแพทย์ขั้นสูง, ไปจนถึงการตรวจสอบความปลอดภัยในสนามบิน หรือแม้กระทั่งการตรวจจับสารเคมีในกระบวนการผลิตที่มีความละเอียดสูง อย่างไรก็ตาม แม้คลื่น THz จะมีศักยภาพสูง แต่การใช้คลื่นเหล่านี้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็ยังเป็นปัญหาที่ยังไม่สามารถแก้ไขได้จนถึงปัจจุบัน

นักวิจัยจาก MIT ได้พัฒนาเทคโนโลยีชิปใหม่ที่สามารถแก้ไขข้อจำกัดต่างๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อใช้คลื่นเทอราเฮิร์ตซ์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งจะช่วยให้สามารถใช้คลื่นเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต

ปัญหาหลักในการใช้งานคลื่น THz อยู่ที่คุณสมบัติของวัสดุ โดยเฉพาะซิลิกอน ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในชิปและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ซิลิกอนมีค่าคงที่ทางไฟฟ้าสูง ทำให้คลื่น THz ส่วนใหญ่จะถูกสะท้อนกลับเมื่อมันผ่านบริเวณขอบของซิลิกอนและอากาศ ซึ่งส่งผลให้สูญเสียพลังงานและไม่สามารถส่งผ่านข้อมูลได้ดีเท่าที่ควร

วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านคลื่น THz คือการใช้เลนส์ซิลิกอน ที่มีขนาดใหญ่เพื่อช่วยในการเพิ่มพลังของคลื่นและกระจายคลื่นให้สามารถเดินทางได้ไกลขึ้น แต่ปัญหาคือ เลนส์ซิลิกอนมีขนาดใหญ่และราคาแพงเกินกว่าจะนำมาผสมผสานกับชิปอิเล็กทรอนิกส์ได้

อย่างไรก็ตาม ทีมนักวิจัยจาก MIT ได้คิดค้นวิธีใหม่ที่ช่วยให้การส่งผ่านคลื่น THz ทำได้ดีขึ้นในชิปซิลิกอน โดยการลดความแตกต่างระหว่างค่าคงที่ทางไฟฟ้าของซิลิกอนและอากาศ ซึ่งทำให้สามารถส่งคลื่นผ่านชิปได้มากขึ้นแทนที่จะสะท้อนกลับไป

วิธีการนี้ประกอบไปด้วยการเพิ่มแผ่นวัสดุบางๆ ที่ด้านหลังของชิป ซึ่งมีคุณสมบัติที่ช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างซิลิกอนและอากาศให้น้อยลง ทำให้คลื่น THz สามารถผ่านไปได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ นักวิจัยยังใช้เครื่องตัดเลเซอร์ในการเจาะรูขนาดเล็กในแผ่นวัสดุนั้น เพื่อปรับคุณสมบัติให้เหมาะสมกับคลื่น THz มากขึ้น

เทคนิคนี้ช่วยให้ชิปสามารถสร้างคลื่น THz ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยสามารถสร้างคลื่น THz ที่มีพลังงานสูงสุดถึง 11.1 เดซิเบล-มิลลิวัตต์ ซึ่งเป็นระดับที่ดีที่สุดในเทคนิคปัจจุบัน และเนื่องจากชิปนี้สามารถผลิตได้ในราคาถูกและผลิตในปริมาณมาก จึงสามารถนำไปใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จริงได้

ในอนาคต นักวิจัยมีแผนที่จะขยายวิธีการนี้เพื่อผลิตชิปจำนวนมากขึ้น และทำให้การใช้งานคลื่น THz ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเรื่องที่สามารถนำไปใช้งานได้ในวงกว้าง เช่น การส่งข้อมูลความเร็วสูงในอินเทอร์เน็ต, การตรวจสอบความปลอดภัยในสนามบิน, การใช้ในแพทยศาสตร์เพื่อการตรวจวินิจฉัยที่แม่นยำยิ่งขึ้น และอื่นๆ อีกมากมาย