Tấm panel metacrystal in 3D dẫn sóng mạng 6G tới mọi ngóc ngách

4 giờ trướcBài gốc

Kết quả nghiên cứu được nhóm Aalto trình bày trong bài báo "Metacrystals: Inversely-designed 3D-printed intelligent panels for 6G communications" đăng trên tạp chí Nature Communications hôm 8/6/2026.

Vì sao vùng sóng yếu là thách thức lớn với mạng 6G

Tầng hầm, đường hầm hay những tòa nhà lớn từ lâu thường là chỗ sóng Wi-Fi và sóng di động suy giảm khiến người dùng khó chịu, và giải pháp thông thường lâu nay là lắp thêm thiết bị điện tử như router, bộ lặp tín hiệu cùng trạm thu phát gốc, song khi ngành công nghệ bước vào kỷ nguyên mạng 6G thì loại hạ tầng phức tạp này lại trở nên thiếu bền vững và đắt đỏ tới mức khó chấp nhận.

Theo AAAS, các kênh tần số cao của mạng 6G hướng tới cung cấp băng thông dữ liệu lớn hơn rất nhiều so với 5G, nhưng chính những kênh đó lại dễ bị tường, người đi lại và các vật cản khác chặn lại. Bài toán đặt ra là làm sao đưa được sóng vào những nơi khó với tới mà không phải đổ thêm tiền vào hạ tầng điện tử cồng kềnh?

Tấm panel metacrystal in 3D dẫn sóng mạng 6G vòng qua vật cản tới người dùng. Nguồn: eurekalert

Để giải bài toán này, nhóm Aalto phát triển một hướng đi mới dưới hình hài các metacrystal, đó là những tấm panel thông minh in 3D có tính thụ động, định hình được sóng không dây mà không cần điện tử, không cần nguồn cấp điện và cũng không cần điều chỉnh chủ động.

Ông Mahdi Asgari, nghiên cứu sinh đang làm luận án tiến sĩ tại Đại học Aalto so sánh khi một căn phòng quá tối, người ta có thể mang thêm đèn vào hoặc dùng những tấm gương đơn giản để dẫn nguồn sáng sẵn có, và đó chính là cách các tấm metacrystal làm việc nhưng với đối tượng là sóng vô tuyến. Mahdi Asgari cho biết khác với những bề mặt thông minh một lớp từng được đề xuất, các metacrystal dạng khối ba chiều có thể được thiết kế để điều khiển độc lập nhiều luồng tín hiệu hoặc nhiều dải tần số khác nhau, đây vốn là yêu cầu cốt lõi của truyền thông không dây trong thực tế.

Các tấm panel có thể lắp lên tường, trần nhà, đồ nội thất hoặc nhiều bề mặt khác để hướng sóng vòng qua góc khuất, đưa sóng vào vùng bị che chắn hoặc dẫn thẳng tới những người dùng và thiết bị cụ thể. Khác với nhiều bề mặt thông minh hiện có thường chỉ làm một nhiệm vụ cho một hướng sóng, các tấm panel của Aalto cùng lúc xử lý được nhiều luồng sóng tới, hoạt động trên các dải tần số khác nhau, làm việc ở cả chế độ phản xạ lẫn truyền qua và thậm chí hấp thụ hoàn toàn những tín hiệu không mong muốn.

Khối nhựa in 3D giá rẻ thay thế cả hệ mạch điều khiển

Các bề mặt thông minh tái cấu hình thông thường cần rất nhiều phần tử điều chỉnh cùng những mạch điều khiển phức tạp, khiến chúng có chi phí đắt và khó triển khai trên diện rộng. Trong khi đó, tấm panel metacrystal có thể chế tạo bằng công nghệ in 3D, với chi phí vật liệu tiêu hao ước tính chỉ vài chục euro mỗi tấm. Đặc điểm này còn cho phép tạo ra các tấm panel riêng cho từng môi trường cụ thể thay vì phải dùng chung một thiết bị phổ quát.

Triển khai tấm pin thông minh thụ động trong môi trường không dây trong nhà. Nguồn: nature.com

Theo ông Asgari, đối với ngành công nghiệp, những trường hợp ứng dụng hấp dẫn nhất nằm ở các môi trường tĩnh hoặc thay đổi chậm như nhà máy, mạng 5G và 6G trong nhà, kho bãi cùng các hành lang dài. Trong những không gian như vậy, một tấm panel thụ động được thiết kế cho bố cục biết trước có thể rẻ hơn và đơn giản hơn nhiều so với một bề mặt điều khiển chủ động vốn đòi hỏi bảo trì liên tục.

Ông Asgari nói rằng, hiện nay có thể hiện thực hóa những chức năng điện từ phức tạp dưới dạng một cấu trúc nhựa nguyên khối giá rẻ, sẵn sàng gắn lên tường. Các tấm panel này âm thầm cải thiện kết nối không dây trong nền, và một khi đã lắp đặt xong thì chính hình học sẽ đảm nhận toàn bộ công việc.

Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm kiếm con đường thương mại hóa nghiên cứu, đồng thời mong muốn hợp tác với các đối tác công nghiệp quan tâm tới bề mặt siêu vật liệu lập trình được, hạ tầng không dây thông minh và những công nghệ điều khiển tín hiệu thụ động chi phí thấp. Ông Asgari kỳ vọng trong tương lai có thể chứng kiến những môi trường không dây thông minh có khả năng mở rộng này được ứng dụng thực tế trong không gian trong nhà cũng như môi trường đô thị ngoài trời.

Bước tiếp theo là chuyển từ những tấm panel tĩnh sang loại tái cấu hình được, có thể thích ứng khi môi trường không dây thay đổi. Các bề mặt thông minh tái cấu hình ngày nay thường vẫn quá tốn kém và phức tạp để dùng rộng rãi trong công nghiệp, nên nhóm đang khám phá những cách chế tạo tấm panel có thể điều chỉnh đơn giản hơn mà vẫn giữ cho chúng rẻ và thiết thực.

Câu chuyện từ phòng thí nghiệm Aalto cho thấy một hướng tư duy đáng suy ngẫm rằng không phải bài toán hạ tầng nào cũng cần lời giải bằng thiết bị điện tử phức tạp và tốn kém. Đôi khi một khối nhựa được tính toán hình học chuẩn xác lại đủ sức dẫn dắt sóng vô tuyến đi tới mọi ngóc ngách, mở đường cho kỷ nguyên 6G phủ sóng trọn vẹn cả trong nhà lẫn giữa lòng đô thị.

Đạt Xanh

Nguồn Điện tử & Ứng dụng : https://dientuungdung.vn/tam-panel-metacrystal-in-3d-dan-song-mang-6g-toi-moi-ngoc-ngach-15765.html