5G и не только: что радиофизики Ереванского госуниверситета находят в микроволнах
08:24 21.12.2021 (обновлено: 18:26 21.12.2021)
© AP Photo / Ted Shaffrey
Подписаться
Лаборатория микроволновых исследований ЕГУ изучает новые возможности распространения и управления волнами сверхвысокой частоты в 5G-связи.
Арам Гарегинян, Sputnik Армения
В основе этой технологии – композиты нового поколения, известные как метавещества. Исследуется и взаимодействие СВЧ-волн (до 20, а в дальнейшем и до 40 ГГц) с кровью и другими органическими жидкостями, а также с наночастицами металлов в жидких суспензиях.
Распространение волн в 5G-связи можно значительно упростить с применением новых композитов. Из них можно создавать микроразмерные волноводы и небольшие антенны, что в перспективе позволит создавать сети без больших затрат на базовые станции.
Вещества нового класса
Чем выше частота электромагнитных волн, тем больше данных они могут передавать, но, с другой стороны, тем быстрее они затухают. Поэтому для передачи 5G-сигнала может потребоваться очень много базовых станций (каждые 100-200 метров). Но волноводы из метавеществ могут передавать 5G-сигнал намного проще, отмечает в беседе со Sputnik Армения декан факультета радиофизики Ереванского государственного университета, доктор физико-математических наук Хачатур Неркарарян. При всей потенциальной эффективности, по размеру они крайне небольшие (меньше длины самой волны).
По СВЧ-связи управляются некоторые беспилотники, где применяются все более высокие частоты (уже до 10-14 ГГц). Исследуются и эти частоты, и вещества, и поверхности с высоким поглощением таких волн (что может сделать их невидимыми на радарах).
Работы ведутся с рядом партнерских организаций: с университетом Соганг в Сеуле, с университетом Южной Дании, куда командированы несколько научных сотрудников и аспирантов ЕГУ, с университетом Сэма Хьюстона (США) и французским университетом Булевард, а также с Институтом фотонических технологий имени Лейбница в Германии.
Микроволны против бактерий
Лаборатория Неркараряна уже проводит измерения в диапазоне 1-20 Ггц, прибором нового поколения – векторным анализатором сети. С его помощью можно генерировать и принимать волны этого диапазона, измеряя их основные параметры.
"Эти современные приборы были закуплены при поддержке Комитета по науке министерства образования, науки, культуры и спорта, которому мы выражаем благодарность. До конца года, снова при финансировании комитета, мы готовимся закупить новые приборы уже для диапазона до 40 ГГц. Он изучен намного слабее, но его значение постоянно растет", – говорит Неркарарян.
При помощи микроволн можно изучать не только сверхсовременные системы связи, но и жидкие суспензии с наночастицами (и растворимыми, и не растворимыми в жидкости), в том числе – с потенциально лечебными свойствами.
В оптическом спектре эти частицы невидимы, но в суб-оптическом их можно увидеть и описать. Такие исследования проводит доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией прикладной электродинамики и моделирования ЕГУ Арсен Бабаджанян. Его статью, в соавторстве с зарубежными коллегами, недавно опубликовал Nature Scientific Reports, один из самих авторитетных в мире научных журналов.
В статье ученые описали, как в крови и водных растворах меняются концентрации глюкозы и солей, и как на эти растворы влияет облучение в диапазоне 8-12 Ггц. Бабаджанян и коллеги, одни из первых в мировом научном сообществе, смогли получить изображения электромагнитных полей, которые образуются в результате такого облучения. Еще одна статья, о взаимодействии микроволн с графитовыми микроэлементами, скоро будет опубликована в Carbon – другом авторитетном научном издании.
Следующая задача Неркараряна, Бабаджаняна и коллег - изучить биологически активные жидкости с наночастицами металлов (серебра, железа, цинка и так далее). Эти исследования ведутся при помощи нового микроволнового микроскопа, который разработали и усовершенствовали Бабаджанян и его корейские коллеги.
"Мы уже изучаем свойства жидких сред с наночастицами железа и серебра. При определенных размерах и плотности, эти частицы получают бактерицидные свойства, а также помогают профилактике кожных заболеваний. Поэтому эта работа может представлять интерес для биологов и фармацевтов", – замечает Бабаджанян.
"Мы уже изучаем свойства жидких сред с наночастицами железа и серебра. При определенных размерах и плотности, эти частицы получают бактерицидные свойства, а также помогают профилактике кожных заболеваний. Поэтому эта работа может представлять интерес для биологов и фармацевтов", – замечает Бабаджанян.
…И против рака
Еще с советского времени в ЕГУ действует лаборатория, где изучается облучение СВЧ-лучами (35-75 Ггц) злокачественных клеток. Сейчас эти исследования можно вести более точными приборами, чем десятилетия назад. Кроме того, теперь можно будет лучше понять, как это излучение влияет на здоровые ткани. Это поможет повысить точность лучевой терапии, и лучше понять, действуют ли частоты 5G на организм людей и животных.
В мире уже создаются базовые станции, где эта связь испытывается на разных частотах: от 5-6 до 33-35 и даже 70-72 ГГц, и при разной интенсивности излучения, и здесь работу физиков могут дополнить биологи. А в перспективе можно изучить взаимодействие таких волн с образцами ДНК и понять, как излучение воздействует не только на кожу или внутренние органы, но и на геном, что крайне важно, отмечает Бабаджанян.
"Конечно, есть много научных центров с современным оборудованием, но не везде проводят такие исследования. Поэтому, пользуясь случаем, хочу высказать высокую оценку работе своих молодых коллег. Замечу, что в нашу научную группу также включены аспиранты и магистранты", – отмечает Неркарарян.
Научная группа под его руководством запланировала изучения на ближайшие пять лет, в рамках госпрограммы "Передовые научные исследования", которая финансирует несколько десятков разработок в различных вузах и НИИ республики.
