İnternet hızınızın saniyede 1 Terabit'e (1000 Gigabit) ulaştığını hayal edin. Holografik görüntülü görüşmeler, sıfır gecikmeli uzaktan ameliyatlar veya "Dijital İkiz" şehirler... Bunlar 5G ile tam olarak mümkün değil. İhtiyacımız olan bant genişliği, elektromanyetik spektrumun "Vahşi Batısı" olarak bilinen keşfedilmemiş bir bölgesinde yatıyor: Terahertz Bandı.
Ancak bir sorun var: Bu frekanslarda çalışabilen elektronik devreleri üretmek için silikon artık yeterli değil. 6G devrimi, bir yazılım devrimi olduğu kadar, bir malzeme bilimi devrimidir.
Elektromanyetik spektrumu bir otoyol gibi düşünün. Bir yanda radyo dalgaları ve mikrodalgalar (Wi-Fi, 4G, 5G) var; diğer yanda ise ışık (Kızılötesi ve Görünür Işık) var. Bu ikisinin arasında, 0.1 THz ile 10 THz arasında kalan bölgeye "Terahertz Boşluğu" (THz Gap) denir.
Bu bölge yıllarca kullanılamadı çünkü:
Elektronik devreler (transistörler) bu kadar hızlı anahtarlama yapamıyordu.
Optik cihazlar (lazerler) bu kadar düşük frekansa inemiyordu.
6G işte tam bu boşluğu doldurmayı hedefliyor. Ancak Terahertz dalgaları çok kırılgandır; havada çabuk sönümlenirler ve bir kağıt parçasından bile geçmekte zorlanırlar.
Mevcut çiplerimizin hammaddesi olan silikon, Terahertz hızlarında verimsizleşir. Elektronlar silikonun içinde yeterince hızlı hareket edemez (düşük elektron mobilitesi). Ayrıca standart bakır iletkenler, bu yüksek frekanslarda direnç göstererek sinyali ısıya dönüştürür ve yok eder.
Bu yüzden mühendisler, periyodik tablonun daha egzotik elementlerine yöneliyor.
Karbonun mucize formu grafen, 6G için en büyük umuttur.
Neden? Grafen, oda sıcaklığında dünyadaki en yüksek elektron mobilitesine sahiptir. Silikondan yüzlerce kat daha hızlıdır.
Görevi: Terahertz sinyallerini algılayan ultra-hızlı transistörlerde ve antenlerde kullanılması planlanmaktadır. Ayrıca grafen antenler "ayarlanabilir" özelliktedir; yani voltaj verilerek hangi frekansı dinleyeceği anlık olarak değiştirilebilir.
Periyodik tablonun 3. ve 5. sütunundaki elementlerin karışımıyla (İndiyum Fosfür - InP veya Galyum Nitrür - GaN) yapılan bileşiklerdir.
Neden? Yüksek voltajlara dayanabilirler ve çok yüksek frekanslarda (100 GHz üzeri) güçlerini korurlar.
Görevi: Sinyali baz istasyonundan telefonunuza fırlatan güç amplifikatörlerinde (güçlendiricilerde) kullanılırlar.
Terahertz dalgaları duvarlardan geçemediği için, 6G dünyasında sinyali "ayna" gibi yansıtmak zorundayız.
RIS Nedir? Duvarlara, bina cephelerine veya reklam panolarına yapıştırılan, binlerce küçük metamalzeme hücresinden oluşan ince panellerdir.
Görevi: Gelen sinyali olduğu gibi yansıtmazlar; sinyali yakalar, yönünü değiştirir ve hedefe (sizin telefonunuza) odaklar. Bu paneller, "Kör nokta" sorununu çözen pasif röleler gibi çalışır.
Genellikle güneş pillerinden tanıdığımız bu kristal yapı, Terahertz teknolojisinde de parlıyor. Perovskitler, Terahertz dalgalarını modüle etmek (üzerine veri işlemek) için kullanılan ucuz ve üretimi kolay malzemelerdir.
6G teknolojisinin önündeki en büyük engel, bu gelişmiş malzemelerin (özellikle grafen ve III-V bileşiklerinin) silikon kadar ucuz ve hatasız üretilememesidir. Ayrıca Terahertz dalgalarının atmosferdeki su buharı tarafından emilmesi, yağmurlu havalarda iletişimi zorlaştırabilir.
Ancak malzeme bilimindeki ilerlemeler gösteriyor ki; 2030'lara geldiğimizde telefonlarımızdaki çipler artık sadece silikon değil, karbon ve egzotik metallerin bir alaşımı olacak. 6G, hızdan öte, maddenin yeniden keşfi olacak.
