Källare, tunnlar, stora byggnader – en svag Wi-Fi- eller mobilsignal på dessa svåråtkomliga platser är frustrerande. Den vanliga lösningen är att installera ytterligare utrustning som routrar, repeatrar och basstationer.
I takt med att vi går mot ett 6G-mobilnät kan denna typ av komplex infrastruktur bli ohållbar och orimligt dyr. Högfrekvenskanalerna i 6G-kommunikationen syftar till att tillhandahålla betydligt större databandbredd än dagens 5G, men dessa kanaler blockeras lättare av väggar, människor och andra hinder.
För att lösa detta har forskare vid Aalto-universitetet utvecklat en ny lösning i form av metakristaller: passiva, 3D-printade smarta paneler som kan forma trådlösa signaler utan elektronik, strömförsörjning eller aktiv inställning. Artikeln ”Metacrystals: Inversely-designed 3D-printed intelligent panels for 6G communications” är publicerad i Nature Communications.
”När ett rum är för mörkt kan man sätta in fler lampor – eller använda enkla speglar för att styra det ljus som redan finns. Det är precis vad dessa metakristaller gör, men med radiovågor”, förklarar doktoranden Mahdi Asgari. ”Till skillnad från tidigare föreslagna intelligenta ytor i ett enda lager kan dessa volymetriska metakristaller utformas för att styra flera inkommande signaler eller frekvensband oberoende av varandra – ett viktigt krav för realistisk trådlös kommunikation.”
Panelerna kan installeras på väggar, tak, möbler eller andra ytor för att omdirigera signaler runt hörn, in i skuggade områden eller mot specifika användare eller enheter.
Till skillnad från många befintliga intelligenta ytor, som ofta utför endast en uppgift för en signalriktning, kan panelerna hantera flera inkommande vågor samtidigt, fungera över olika frekvensband samtidigt, arbeta i reflektions- eller transmissionsläge och till och med helt absorbera oönskade signaler.
3D-printade, anpassade element
Konventionella omkonfigurerbara intelligenta ytor kräver många inställbara element och komplicerade styrkretsar, vilket gör dem dyra och svåra att implementera i stor skala. Metakristallpanelerna kan dock tillverkas med hjälp av 3D-utskrift, vilket innebär att det beräknade priset för förbrukningsmaterialet blir några tiotal euro per styck. Detta gör det också möjligt att skapa anpassade paneler för specifika miljöer, istället för att ha en universell enhet.
”För industrin är de mest attraktiva användningsområdena statiska eller långsamt föränderliga miljöer som fabriker, inomhusnätverk för 5G/6G, lager och långa korridorer”, säger Asgari. ”På sådana platser kan en passiv panel utformad för en känd layout vara mycket billigare och enklare än en aktivt styrd yta som kräver kontinuerligt underhåll.”
Asgari säger att komplex elektromagnetisk funktionalitet nu kan realiseras som en kostnadseffektiv plastkonstruktion i ett stycke, redo att sättas upp på en vägg. Dessa paneler kan tyst förbättra trådlösa anslutningar i bakgrunden. När de väl är installerade sköter geometrin allt arbete.
Metakristaller kan bli en del av vardagsarkitekturen
Forskarna undersöker nu vägar för att kommersialisera upptäckten och söker samarbete med industriella aktörer som är intresserade av programmerbara metaytor, intelligent trådlös infrastruktur och kostnadseffektiva passiva signalstyrningstekniker.
”Förhoppningen är att vi i framtiden kan se dessa skalbara, smarta trådlösa miljöer användas i praktiken i inomhusutrymmen och utomhusmiljöer i städer”, säger Asgari.
Nästa steg är att gå från statiska till omkonfigurerbara paneler som kan anpassa sig när den trådlösa miljön förändras, säger han. Dagens omkonfigurerbara intelligenta ytor är ofta för kostsamma och komplexa för bred industriell användning, så teamet utforskar enklare sätt att tillverka justerbara paneler samtidigt som de hålls prisvärda och praktiska.
Publikationsuppgifter
Metakristaller: Inversdesignade 3D-printade intelligenta paneler för 6G-kommunikation, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73019-x
