Un émetteur micro-ondes de faible puissance basé sur MoS₂ pourrait faire progresser les communications
Photographie optique d’émetteurs multiéléments 2D fabriqués sur une plaquette MoS2 monocouche de quatre pouces. La plaquette contient un total de 30 émetteurs 2D. Crédit : Wu et al. (Nature Électronique, 2025).
Pour faire progresser les systèmes de communication sans fil, les ingénieurs électroniciens ont tenté de développer de nouveaux circuits électroniques fonctionnant dans la gamme de fréquences micro-ondes (1 à 300 GHz), tout en perdant peu d’énergie lors de la transmission des signaux. Idéalement, ces circuits devraient également être plus compacts que les solutions existantes, car cela contribuerait à réduire la taille globale des systèmes de communication.
La plupart des micro-ondes intégrées dans les systèmes de communication actuels sont constituées de matériaux massifs, comme le silicium ou l’arséniure de gallium. Bien que ces circuits aient obtenu de bons résultats jusqu’à présent, leur taille et leur consommation d’énergie se sont révélées difficiles à réduire davantage.
Les matériaux semi-conducteurs bidimensionnels (2D), constitués d’une seule couche atomique, pourraient surmonter les limites des matériaux massifs, car ils sont à la fois plus minces et présentent des propriétés électriques avantageuses. Parmi ces matériaux, le bisulfure de molybdène (MoS₂) s’est révélé particulièrement prometteur pour le développement de circuits micro-ondes et d’autres composants pour systèmes de communication.
Des chercheurs de l’Université de Fudan ont récemment conçu et fabriqué de nouveaux émetteurs micro-ondes intégrés, des dispositifs capables de diriger électroniquement les faisceaux radio, basés sur des tranches monocouches de MoS₂. Ces transistors, présentés dans un article publié dans Électronique naturellese sont révélés présenter à la fois une faible perte d’énergie pendant la transmission et une faible consommation d’énergie.
“Des systèmes micro-ondes de faible puissance avec des pertes minimes sont nécessaires en raison de la demande croissante de systèmes de communication plus efficaces”, ont écrit Tianxiang Wu, Liyuan Zhu et leurs collègues dans leur article. “Les semi-conducteurs bidimensionnels peuvent potentiellement être utilisés pour créer des circuits micro-ondes de faible puissance, mais le développement de systèmes micro-ondes bidimensionnels intégrés reste limité. Nous rapportons des émetteurs bidimensionnels intégrés fabriqués sur du MoS monocouche de quatre pouces.2 des plaquettes. »
Wu, Zhu et leurs collègues ont produit des tranches MoS₂ de 4 pouces et ont construit leurs émetteurs micro-ondes directement sur ces tranches. Dans l’émetteur qu’ils ont créé, 16 éléments de transmission de signaux micro-ondes sont disposés dans une grille 4 x 4.
“La perte de transmission du MoS monocouche2 “Le canal dans le commutateur est de 0,51 dB et la consommation électrique de l’émetteur complet à 16 éléments est de 3,2 μW”, ont écrit Wu, Zhu et leurs collègues. “L’émetteur multiéléments 4 × 4, qui offre à la fois des fonctions de communication et de radar, présente une bande passante de 6 GHz, un angle de balayage du faisceau de -35° à 35°, une distance de transmission de 136 m et un temps de veille de 26 jours. lorsqu’il est alimenté par une batterie d’une capacité de 1 000 mAh.
Lors des premiers tests, l’émetteur compact développé par Wu, Zhu et leurs collègues a obtenu des résultats très prometteurs, notamment une consommation d’énergie et une perte d’énergie remarquablement faibles pour les systèmes micro-ondes à base de matériaux 2D. L’émetteur prend également en charge le fonctionnement bimode, ce qui signifie qu’il peut prendre en charge à la fois la technologie de communication et la technologie radar dans un seul appareil. Sa durée de vie opérationnelle prolongée pourrait également être avantageuse pour le développement de dispositifs portables à faible consommation et de systèmes robotiques non connectés.
“Notre système complet de planches a une taille d’environ 3 × 2 cm2et nous montrons qu’il peut être intégré dans un petit modèle d’insecte”, ont écrit les auteurs.
À l’avenir, l’émetteur micro-ondes développé par cette équipe de chercheurs pourrait être encore amélioré, intégré dans divers appareils électroniques et évalué dans des contextes réels. À terme, cela pourrait contribuer à l’avancement des systèmes de communication, des petits appareils électroniques et même des robots inspirés des insectes.
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Gaby Clark, et vérifié et révisé par Robert Egan, cet article est le résultat d’un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour maintenir en vie le journalisme scientifique indépendant. Si ce reporting vous intéresse, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte en guise de remerciement.
Plus d’informations :
Tianxiang Wu et al, Émetteurs micro-ondes bidimensionnels intégrés fabriqués à l’échelle de la tranche, Électronique naturelle (2025). DOI : 10.1038/s41928-025-01452-9.
© 2025 Réseau Science X
Citation: Un émetteur micro-ondes de faible puissance basé sur MoS₂ pourrait faire progresser les communications (2025, 15 octobre) récupéré le 15 octobre 2025 sur
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