Filtr silný 1 mikrometr může posunout 6G i satelity. Švýcaři ladí záření, které technika dlouho neuměla využít

Švýcarský spin-off z výzkumného institutu Empa vyvinul terahertzový filtr tenčí než červená krvinka. Takové součástky dlouho chyběly k použití.

Zdroj fotografie: Unsplash

Když se řekne budoucnost bezdrátových sítí, většina lidí si představí nové antény, rychlejší čipy nebo hustší pokrytí. Málokdo myslí na pasivní fólii, která z elektromagnetického svazku vybere jen úzký proužek frekvencí a zbytek potlačí. Přesně takový kousek techniky ale může rozhodnout o tom, jestli terahertzové spoje, klíčové pro budoucí 6G sítě i mezidružicovou komunikaci, opustí laboratoře a začnou fungovat v praxi. Firma Lepto GmbH, založená v dubnu 2025 ve švýcarském Dübendorfu, tvrdí, že to dokáže. A má k tomu víc než jen prezentaci.

Fólie ze zlata na polymerovém rámu

Filtr, o kterém je řeč, má tloušťku přibližně jeden mikrometr, tedy tisícinu milimetru. Fyzicky jde o ultratenkou fólii s vysoce přesnými mikroskopickými vzory z čistého zlata, nataženou na polymerním nosiči a usazenou v 3D tištěném rámu. Funguje jako takzvaná pásmová propust pro terahertzové záření: propustí jen zvolené frekvenční pásmo a mimopásmový šum zablokuje. Firma na svém webu uvádí provozní rozsah od 50 GHz do 20 THz a u vlajkových filtrů přenos přes 90 %.

Co to znamená v praxi? Představte si vysílač, který vysílá široké spektrum terahertzových frekvencí. Bez filtru je signál zašuměný, kanál nestabilní a přijímač se v něm obtížně orientuje. S filtrem projde jen čisté, úzké pásmo, přesně to, na kterém má komunikace běžet. “Ladit záření” zde neznamená žádnou mystiku, ale praktické frekvenční filtrování: výběr konkrétního atmosférického okna, potlačení rušení a snížení ztrát.

Proč technika terahertzy tak dlouho neuměla využít

Terahertzové záření leží ve spektru mezi mikrovlnami a infračerveným světlem, v oblasti vlnových délek zhruba 0,03 až 3 mm. Desetiletí se mu říkalo “terahertzová mezera”, a oprávněně. Elektronika, která zvládá mikrovlny, na terahertzy nestačí. Optika, která pracuje s infračerveným světlem, je zase příliš hrubá. Výsledkem byl chronický nedostatek dostatečně silných zdrojů, citlivých detektorů a spolehlivých pasivních prvků.

K tomu přidejte atmosféru. Vodní pára terahertzové záření silně pohlcuje, volný prostor přináší vysoké ztráty a disperzi. Existují sice nízkoabsorpční “okna”, například pásma kolem 220–330 GHz nebo 625–725 GHz, ale i v nich jde primárně o krátké, směrové spoje s přímou viditelností. Podle studie MPO z listopadu 2024 je pro Česko realistický scénář nasazení pásem nad 100 GHz omezený na interiéry, hotspoty, přípojné sítě a komunikaci mezi zařízeními, nikoli na plošné venkovní pokrytí.

Právě proto je filtr od Lepto zajímavý. Neřeší celý problém terahertzové mezery, ale odstraňuje jednu z překážek, která bránila praktickému nasazení: nedostatek lehkých, přesných a odolných pasivních součástek pro reálnou integraci do THz systémů.

Šest let výzkumu, patent starší než firma

Za Lepto stojí Elena Mavrona a Erwin Hack, výzkumníci z laboratoře Transport at Nanoscale Interfaces v institutu Empa. Na terahertzové technologii pracovali zhruba šest let, než v dubnu 2025 založili komerční firmu. Širší veřejnosti se technologie představila prostřednictvím zprávy Empa ze 7. května 2026.

Důležitý detail: patentová přihláška má prioritu z 30. září 2022, tedy téměř tři roky před vznikem firmy. Patent, vedený na Empa jako původního přihlašovatele, přímo popisuje, v čem je nový postup lepší než starší metody. Dřívější THz filtry trpěly několika problémy najednou:

• Laserové obrábění mělo nízké laterální rozlišení a horší kvalitu struktur.
• Ochranné vrstvy se komplikovaně spojovaly a hrozilo posunutí jemné kovové mikrostruktury.
• Výsledné prvky bývaly křehké, těžké nebo výrobně obtížně reprodukovatelné.

Lepto staví na litograficky definované zlaté struktuře mezi polymerními vrstvami s přímým nanesením ochranné vrstvy bez rizika posunutí. Výroba je navržena jako dávková, tedy škálovatelná. Firma uvádí více než dvacet vlajkových filtrů nasazených u špičkových terahertzových výzkumných skupin, včetně pracovišť PSI/ETH Curych a Institutu Maxe Plancka pro jadernou fyziku. Technologická připravenost se pohybuje na úrovni TRL 4–6, tedy mezi laboratorním ověřením a prototypem v relevantním prostředí.

Satelity dřív, 6G později

Filtr cílí na dvě hlavní oblasti. První jsou satelitní systémy – jak komunikace mezi družicemi a mezi satelitem a Zemí, tak vědecká spektroskopie v astrofyzice a geofyzice. Pro kosmické aplikace je klíčová nízká hmotnost, kompaktní rozměr a teplotní odolnost. Lepto uvádí provozní rozsah od −100 do 150 °C a zdůrazňuje snadnou integraci do malých satelitních platforem. Ve vesmíru navíc odpadá hlavní pozemní nepřítel terahertzů: vodní pára v atmosféře.

Druhou oblastí je budoucí 6G. Globální rámec IMT-2030 počítá s finálními standardy do roku 2030 a 3GPP plánuje technologické návrhy v letech 2029–2030. Filtr Lepto by v 6G scénáři sloužil v rádiovém front-endu: k výběru kanálu, potlačení rušení a snížení vložných ztrát na backhaulových a fronthaulových spojích. Nejde o jádro sítě, ale o jednu z podmínek, aby terahertzový spoj fungoval mimo demonstrační laboratoř.

Podle nás je uvěřitelnější krátkodobý dopad v kosmických a výzkumných aplikacích než v masovém nasazení. Studie MPO pro Česko počítá s širším praktickým využitím pásem nad 100 GHz až po roce 2030, s klíčovou rolí Světové radiokomunikační konference v roce 2031, a některé scénáře sahají až za rok 2040. České akademické zázemí pro 6G výzkum přitom existuje, minimálně na ČVUT v Praze a v brněnském CEITECu, ale přímá spolupráce s Lepto ve veřejně dostupných materiálech zmíněna není.

Nenápadná součástka, bez které to nejde

Terahertzové záření má potenciál i mimo telekomunikace. V medicíně dokáže neionizujícím způsobem zobrazovat povrchové tkáně do hloubky přibližně 0,1–0,3 mm, což je slibné například pro diagnostiku kožních lézí nebo hodnocení jizev. Rutinní klinická praxe z toho ale zatím není.

Příběh Lepto ukazuje něco, co se v technologickém zpravodajství snadno přehlédne. Budoucí ultrarychlé sítě a satelitní linky nestojí jen na velkých průlomech v čipech nebo anténách. Stojí i na zdánlivě nenápadných pasivních součástkách – fóliích tenčích než mikrometr –, které z nezkrotného terahertzového svazku vyříznou přesně ten proužek frekvencí, který má smysl. Bez nich zůstane terahertzová komunikace tam, kde byla poslední dekády: v mezeře mezi tím, co fyzika umí, a tím, co technika zvládne doručit.