感谢第五代（5G）技术，我们已经拥有前所未有的网络连接能力。但无线数据流量对更高容量和更快传输速率的需求仍在迅速攀升——按照埃德霍尔姆定律预测，这一需求有望在 2035 年前突破每秒太比特级别。

在此背景下，科研人员正加紧布局第六代（6G）通信技术。6G 预计将支持约每秒 1 太比特的数据速率、低于 1 毫秒的超低时延，以及更先进、更密集的无线连接能力。

从 5G 迈向 6G 的关键难点之一，是频段从微波转向亚太赫兹（sub-THz）范围。在这一频段，数据信号既要满足极高容量，又要尽量降低信号衰减，对硬件提出了更严苛的要求。核心挑战在于：如何找到能在亚太赫兹频段高效工作的接收器——这是完成信号检测的关键部件。

在这一领域，ICFO 的研究人员 Karuppasamy Pandian Soundarapandian 博士、Sebastián Castilla 博士和 Simone Marconi 博士，在 ICREA 教授 Frank Koppens 的带领下，首次在《自然通讯》上报道了一种基于石墨烯的亚太赫兹接收器。该成果由 ICFO 联合苏黎世联邦理工学院、伊奥尼纳大学、加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2）及其他合作机构共同完成。

此前的亚太赫兹接收器往往存在能耗高或体积过大的问题，难以实现芯片级集成。而这项新研究提出的方案，则在多项关键指标上同时满足未来 6G 硬件的需求：支持多吉比特每秒的数据速率、结构复杂度低、器件面积仅约 0.018 平方毫米、兼容 CMOS 工艺（即主流集成电路芯片制造技术），并且在工作时几乎不消耗能量。

“石墨烯在亚太赫兹接收器方面具有独特优势，它可以在室温下、几乎零功耗的条件下，将极其微小的电子温度变化转化为强电信号。”论文第一作者 Karuppasamy Pandian Soundarapandian 博士解释道。

不过，以往的石墨烯探测器要么响应速度不足，要么灵敏度不够，难以胜任无线信号解调这一任务。此次工作的突破在于，将高质量石墨烯与精心设计的射频电路相结合，并嵌入一个包含天线和背镜的亚太赫兹腔体结构中。该腔体能够增强亚太赫兹辐射与石墨烯之间的相互作用，从而显著提升无线信号检测所需的速度和灵敏度。

研究团队还展示了评估套件：集成石墨烯亚太赫兹接收器的印刷电路板被安装在金属支架上，用于系统级测试和验证。

“这是首次在系统层面证明，原子级薄材料可以作为零功耗、超紧凑的亚太赫兹接收器。”论文共同第一作者 Sebastián Castilla 博士表示。他补充说：“这一成果标志着石墨烯器件从实验室中有前景的探测器，真正迈向未来 6G 无线技术的实用微型构建模块。”