211service.com
Grafen-antenner ville aktivere Terabit trådløse downloads
Vil du trådløst uploade hundredvis af film til en mobilenhed på få sekunder? Forskere ved Georgia Tech har udarbejdet tegninger for en trådløs antenne lavet af atomtynde plader af kulstof eller grafen, der kunne tillade terabit-per-sekund overførselshastigheder på korte afstande.
Det er en gigantisk mængde båndbredde. I dag, hvis du forsøger at kopiere alt fra én computer til en anden trådløst, tager det timer. Hvis du har dette, kan du gøre alt på et sekund – boom, siger Ian Akyildiz , direktør for laboratoriet for trådløst bredbånd hos Georgia Tech.
En terabit pr. sekund kunne udføres med en rækkevidde på omkring en meter ved hjælp af en grafen-antenne, som ville gøre det muligt at opnå 10 high-definition-film ved at vinke din telefon forbi en anden enhed i et sekund. Akyildiz og kolleger har også beregnet, at ved endnu kortere afstande, såsom et par centimeter, er datahastigheder på op til 100 terabit i sekundet teoretisk mulige.
Grafen er et ark kulstof, der kun er et atom tykt, i en bikagestruktur, og det har mange ønskværdige elektroniske egenskaber. Elektroner bevæger sig gennem grafen med praktisk talt ingen modstand - 50 til 500 gange hurtigere, end de gør i silicium.
For at lave en antenne, siger gruppen, kunne grafen formes til smalle strimler på mellem 10 og 100 nanometer brede og en mikrometer lange, så det kan sende og modtage ved terahertz-frekvensen, som nogenlunde svarer til disse størrelsesskalaer. Elektromagnetiske bølger i terahertz-frekvensen ville derefter interagere med plasmoniske bølger - elektronsvingninger på overfladen af grafenstrimlen - for at sende og modtage information.
Et papir, der beskriver designet og relaterede beregninger, vises i IEEE's Tidsskrift for udvalgte områder i kommunikation senere på året. Papiret bygger på anden forskning om grafens elektroniske egenskaber, men er den første til at beregne optimale konfigurationer af antennerne.
Dette påpeger og giver et sæt klassiske beregninger på estimater af størrelser og ydeevne: det påpeger, at der er noget værd her, siger Phaedon Avouris, en IBM-stipendiat, der leder grafen og anden nanometerskalateknologi hos IBM Research i Yorktown Heights, New York. Det løser ikke hele problemet, men peger på en mulighed.
Ud over at lette højhastighedskommunikation mellem enheder, kunne grafenantenner muliggøre hurtigere trådløse forbindelser mellem komponenter i nanoskala på chips. Antenner lavet af grafen kan gøres meget mindre i alle dimensioner end en metaltrådsantenne. Det kan laves til at være i størrelsesordenen en mikrometer eller et par nanometer, siger Avouris. Betydningen er, at antennen kan indbygges i en meget lille genstand.
Selvfølgelig ligger der utallige udfordringer forude. Antenner virker ikke alene; de er afhængige af mange andre komponenter – såsom signalgeneratorer og detektorer, forstærkere og filtre – som alle skulle fremstilles i lignende skalaer og med lignende hastigheder for at kunne lave en komplet enhed.
Forskere skal også finde ud af, hvordan man laver fremstillingen. At arbejde med materialet er ekstremt vanskeligt, fordi dets egenskaber ændrer sig, når det kommer i kontakt med andre materialer.
Men Georgia Tech-gruppen håber at lave en prototype af en antenne inden for et år, tilføjede Akyildiz, og andre komponenter derefter.
Beregningerne er det seneste vidnesbyrd om de slående muligheder for grafen, som ses som at levere højtydende transistorer, solcelleanlæg og andre elektroniske enheder (se Research Hints at Graphene's Photovoltaic Potential and Graphene Transistors).