5G, ou la norme technologique de cinquième génération pour les réseaux cellulaires à large bande, est présenté comme étant enfin arrivé pour des vitesses de téléchargement ultrarapides, la fin des appels interrompus et de la mise en mémoire tampon, et une plus grande connectivité pour faire progresser le développement de véhicules autonomes, chirurgie à distance, et l'Internet des objets.

En vérité, L'adoption de la technologie 5G n'en est qu'à ses débuts, selon Michael Hill, directeur technique de Skyworks Solutions, une société californienne de semi-conducteurs avancés. Dans leur papier, Publié dans Lettres de physique appliquée , Hill et ses collègues donnent un aperçu des technologies 5G naissantes et montrent comment l'amélioration des matériaux céramiques pourrait jouer un rôle central dans le développement de la 5G.

La 5G fonctionne dans deux bandes de fréquences :3-6 gigahertz pour les liaisons longue distance et une bande de fréquences beaucoup plus élevée dans la région des ondes millimétriques (20-100 GHz) pour des vitesses de données ultrarapides.

S'accommodant de la bande de fréquence inférieure, plus proche des régions spectrales 4G, est moins problématique que les changements importants nécessaires pour réaliser pleinement la capacité 5G dans les plages de fréquences les plus élevées. Par exemple, le type de fréquence est lié à la force globale du signal. Plus la fréquence est élevée, plus la distance que la vague peut parcourir est courte.

Les matériaux céramiques sont utilisés depuis longtemps dans les technologies de réseau de communication sans fil pour les appareils mobiles et les stations de base. Améliorer la céramique, donc, a été au cœur de l'amélioration de la capacité 5G. Pour leur part, Le groupe de recherche de Hill a développé une céramique pour améliorer un appareil essentiel pour les applications 5G, appelé circulateur.

Généralement constitué de matériaux céramiques isolants à base de grenat de fer yttrium, Les circulateurs sont des dispositifs à trois ports qui servent de ronds-points pour maintenir le signal dans une direction et permettent à un récepteur et à un émetteur de partager la même antenne.

Pour augmenter considérablement la densité d'énergie pour s'adapter aux fréquences plus élevées, les chercheurs ont partiellement remplacé l'yttrium par du bismuth, un élément lourd qui augmente la constante diélectrique de la céramique. Les substitutions au bismuth permettent également la miniaturisation des circulateurs.

Alors que la bataille de la technologie 5G continue de s'intensifier, les circulateurs pourraient être supplantés par des commutateurs à base de nitrure de gallium haute puissance, ce qui montre à quel point le stade est encore précoce pour le développement de la technologie 5G.

"La technologie à ondes millimétriques est susceptible d'être le Far West pendant un certain temps, comme une technologie peut dominer pour être rapidement supplantée par une technologie différente, ", a déclaré Hill.