随着高速通信标准“5G”的普及，着眼于新一代“6G”的技术开发已经开始取得进展。东北大学开发出一种新的材料生产方法，能低成本大量生产控制6G通信用“太赫兹波”的材料。如果该材料能够普及，日本企业就有望在预计2030年代投入实用化的6G以及之后的“7G”通信中掌握主导权。2050年之前，相关材料的研究开发将非常重要。
新材料将金属分散在树脂中可用于控制太赫兹波（供图：东北大学金森教授）
电磁波频率越高，可以传输的信息就越多。目前的5G最高使用28GHz（GHz为10亿Hz）频段，而6G通信预计将利用100GHz～10THz（THz为1万亿Hz）的电磁波，即太赫兹波。
生成电磁波的器件为自由控制电磁波（折射等），使用透镜和棱镜等光学元件。例如，目前的透镜根据折射率使用多种不同的材料。
然而，具有可以自由控制太赫兹波的折射率的材料在自然界几乎不存在。这是开发6G通信技术面临的课题。
东北大学的金森义明教授等人组成的研究团队开发出一种新技术，该技术可利用人工改变电磁波通道特性的“超材料”，以低成本大量生产还能控制太赫兹波的材料。并能实现天然材料难以实现的折射率。并且，材料还可以使用老式半导体制造装置制造，因此企业很容易实现商业化。
这种材料在透明树脂中分散了微小的特定形状的金和铜等材料。为控制太赫兹波，此前也尝试过制作超级材料，但有时折射率等特性会随着光的入射角度而改变。此次的材料，金属的方向是随机的，即使光的入射方向改变，折射率也能保持不变。
制作这种材料时首先在透明树脂薄膜上铺一层薄膜金属。在这种状态下，利用通过照射光等形成凹凸和电路图案的“光刻”技术对金属进行加工。
然后在上方盖上透明树脂膜。通过将覆盖着薄膜的金属切碎，并将粉末状材料放入模具等，可以制作任意形状的电波控制材料。
研究团队制作了直径12毫米、厚1.6毫米的药片状材料。通过更换模具或者通过金属加工改变形状，还可以调节折射率。
今后为推进量产做准备，计划2026年度以后实现商业化。还考虑向企业转让技术以及成立东北大学的校办初创企业。
金森教授强调说：“我们以可实际应用的技术为主题推进了研究。随着此次的技术普及，我们可以在6G的普及方面引领世界。”该技术有望提高日本企业的长期竞争力。
太赫兹波还有望用于通信以外的安全和农业领域。相信预计新开发的控制材料也可以应用于这些领域。
日本欲通过新一代通信挽回劣势
| 太赫兹波相关的研发及前景预测 | |
| 2019年 | 大阪大学等将太赫兹波的检测灵敏度提高1万倍 |
| 2021年 | 东京农工大学利用高折射率人工材料开发出透镜 |
| 2022年 | 东北大学开发出可低成本量产的控制材料 |
| 2030年代 | 新一代通信标准“6G”普及 |
| 2040~2050年 | 在各个领域普及应用，还有望用于“7G”通信 |
日本在5G技术的开发方面落后于世界其他国家。为通过新一代通信挽回劣势，日本总务省等产学官合作成立了“Beyond 5G推进联盟”，计划尽快实现实用化等。
关于自由控制太赫兹波的技术，大学和企业等也正在推进各种研究。
东京农工大学的铃木健仁副教授等人组成的研究团队利用太赫兹波折射率较高的独特人工材料开发了透镜。这种材料的折射率为硅的5倍以上，可以使更薄的透镜控制太赫兹波。研究团队打算通过反复改良，推进太赫兹波相关产品的小型化。
软银开发出了可以自由改变太赫兹波发射方向的天线，已被用于收发实验。有望成为与智能手机配备的天线通信的基础技术。
使用太赫兹波的技术还有望用于预计2030年代实现实用化的6G之后的7G。可能会为各种设备超高速连接的时代提供支持。
为了在2040～2050年实现广泛普及，今后相关领域的技术开发依然非常重要。
日文：落合修平、《日经产业新闻》，2022/03/25
中文：JST客观日本编辑部
