211service.com
Inżynierowie budują odbiornik radiowy z grafenu
Oto proste urządzenie. Rozciągnij arkusz grafenu między dwiema elektrodami, aby utworzyć rodzaj trampoliny, a następnie umieść trzecią elektrodę pod trampoliną. Na koniec prześlij prąd stały przez grafen, a następnie dodaj napięcie o częstotliwości radiowej na górze, aby zobaczyć, co się stanie.
To jest dokładnie ten eksperyment, który przeprowadził Yuehang Xu z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku i jego kumple. Mówią, że arkusz grafenowy rezonuje po uderzeniu przy napięciu zmieniającym się wraz z sygnałami o częstotliwości radiowej i że można to łatwo zmierzyć, monitorując pojemność między arkuszem a trzecią elektrodą pod arkuszem.
To znaczący wynik. Od jakiegoś czasu fizycy mają nadzieję na znalezienie sposobów wykorzystania rezonatorów nanoelektromechanicznych do bezpośredniego filtrowania i generowania sygnałów radiowych. Obecnie trzeba to robić różnymi technikami mieszania. Problem polega na tym, że wszystkie urządzenia nanoelektromechaniczne cierpią na pasożytniczą pojemność, która ma tendencję do zagłuszania sygnałów, którymi interesują się fizycy na częstotliwościach radiowych.
Xu i spółka twierdzą, że ich urządzenie z arkuszami grafenowymi jest na to odporne, ponieważ jego konstrukcja powoduje, że skutki rozproszonej pojemności zasadniczo znoszą się. I udowadniają to, używając swojego urządzenia do wykrycia sygnału o częstotliwości radiowej 33,27 MHz.
Mówią, że urządzenie ma potencjał, by robić dużo lepiej. Arkusze grafenu są o dwa rzędy wielkości mniej masywne niż podobne urządzenia wykonane z krzemu, dzięki czemu mogą mierzyć sygnały o znacznie wyższej częstotliwości. Xu i spółka twierdzą, że przy mniejszych arkuszach powinny być w stanie mierzyć sygnały w zakresie GHz.
Taka prędkość zainteresuje producentów telefonów komórkowych i innych komunikatorów radiowych.
Oczywiście wcześniej trzeba będzie rozwiązać różne problemy. Nie tylko jak zrobić trampoliny grafenowe na zamówienie. Xu i spółka dostali swoje pęsety. To nie wystarczy w przypadku jakiejkolwiek masowej produkcji.
Następnie pojawia się problem z chłodzeniem. Nowe urządzenie działa w 77K, więc jego temperatura robocza będzie musiała zostać podniesiona, zanim będzie można go używać w urządzeniach konsumenckich. Żaden z tych problemów nie wydaje się jednak przebojem.
Fizycy wiedzą o niesamowitych właściwościach grafenu od mniej więcej dekady. Przewidywali nawet, że szturmem podbije świat mikroelektroniki. Nikt tak naprawdę nie doceniał tego, jak szybko to się stanie. Teraz się dowiadujemy.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1012.4415 : Przewodzenie elektryczne częstotliwości radiowych rezonatorów mechanicznych grafenu