Исследователи из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology), проведя ряд компьютерных моделирований, продемонстрировали возможность создания крошечных наноантенн из графена, с помощью которых сотни и тысячи механизмов или устройств нано- и микро-уровня могут объединиться в единую сеть посредством технологий беспроводной связи. Кроме предоставления подобной возможности, графеновые наноантенны могут быть использованы в мобильных телефонах и других электронных устройствах, имеющих подключение к Интернету, позволяя этим устройствам обмениваться данными с более высокими скоростями.

Как можно догадаться, основным ключевым моментом новых наноантенн является именно графен, который в отличие от традиционных металлов, меди или серебра, может работать в качестве антенны с гораздо меньшим количеством подводимой энергии. Этот эффект достигается за счет использования поверхностных электронных волн, возникающих на поверхности графена при определенных условиях.

"Мы используем в своих интересах специфические особенности распространения электронов в графене. Это позволяет нам создать очень маленькую антенну, которая может излучать радиоволны с намного более низкими частотами, нежели это могут классические металлические антенны сопоставимых габаритных размеров" - рассказывает Иэн Акиилдиз (Ian Akyildiz), профессор из Технологического института Джорджии, - "Мы полагаем все это только началом разработки нового принципа организации беспроводных сетей на базе принципиально новых коммуникационных парадигм".

"Специфические особенности распространения", о которых упоминает профессор Акиилдиз, возникают, когда электроны графена возбуждаются поступающей извне электромагнитной волной. В этом случае электроны начинают двигаться взад и вперед, создавая колебания электрического поля, которые, в свою очередь, становятся источником электромагнитной волны, распространяющейся исключительно по поверхности графена.

Это явление известно как поверхностная плазмонно-поляритонная волна (surface plasmon polariton, SPP), а ее использование позволит графеновым наноантеннам работать в нижней области терагерцового диапазона, между 0.1 и 10 терагерцами. Науке известны и металлы, такие как золото, на поверхности которых также могут возникать SPP-волны, но в случае металлов, все это происходит на гораздо более высоких частотах.

Данная работа очень хорошо стыкуется с работой профессора Жонга Лин Ван (Zhong Lin Wang), который, используя пьезоэлектрические свойства нанопроводников из окиси цинка, создал наногенераторы, способные вырабатывать энергию и производить электромагнитные волны в широком диапазоне, включая и диапазон, в котором графеновые наноантенны имеют максимальную эффективность. Такие наногенераторы в комбинации с графеновыми наноантеннами, являются законченным передающим устройством, которое требует совсем небольшого количества энергии, получаемой от энергии движения нано- или микромеханизма.

"Благодаря новой графеновой наноантенне мы имеем возможность понизить на два порядка частоту работы радиопередающих устройств и сократить количество требующейся для работы устройства энергии на четыре порядка" - рассказывает Джозеп Джорнет (Josep Jornet), один из ученых, принимавших участие в данных исследованиях, - "Используя графеновую наноантенну и методы получения энергии доктора Вана, мы имеем практически законченное устройство, способное обеспечить беспроводную связь в пределах сетей, объединяющих различные наномеханизмы и другие устройства".

Пока исследователи мечтают об организации связи между наномашинами, использование графеновых наноантенн в сетях макромасштаба выглядит намного более привлекательно. Терагерцовый диапазон, в котором эффективно работают графеновые наноантенны, может обеспечить передачу данных в беспроводных сетях со скоростью, на два порядка превышающей скорости существующих беспроводных технологий.



Ключевые слова:
Графен, Антенна, Электромагнитная, Волна, Колебания, Электрон, Поверхность, SPP, Генератор, Энергия, Механизм, Устройство, Беспроводная, Связь, Сеть

Первоисточник

Другие новости по теме:

Графеновая антенна позволит добиться терабитных скоростей обмена информацией в беспроводных сетях

Создана первая оптическая нанокоммуникационная система, работающая в диапазоне видимого света

Использование графеновых нанолент позволит достичь небывалых значений плотности хранения информации.

На основе графена создано новое устройство способное эффективно модулировать поток света.

Разработан метод промышленного производства высокочастотных транзисторов на основе графена.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.