211service.com
Ingeniører bygger radiomodtager ud af grafen
Her er en simpel enhed. Stræk et ark grafen mellem to elektroder for at danne en slags trampolin og placer derefter en tredje elektrode under trampolinen. Send endelig en jævnstrøm gennem grafenen og tilføj derefter en radiofrekvensspænding ovenpå for at se, hvad der sker.
Det er præcis det eksperiment, som Yuehang Xu ved Columbia University i New York og venner har lavet. De siger, at grafenarket giver genlyd, når det sprænges med en spænding, der ændrer sig ved radiofrekvenssignaler, og at dette nemt kan måles ved at overvåge kapacitansen mellem arket og den tredje elektrode under arket.
Det er et markant resultat. I nogen tid nu har fysikere håbet på at finde måder at bruge nanoelektromekaniske resonatorer til at filtrere og generere radiosignaler direkte. På nuværende tidspunkt skal dette gøres med forskellige former for blandingsteknikker. Problemet er, at nanoelektromekaniske enheder alle lider af parasitisk kapacitans, som har en tendens til at overdøve de signaler, som fysikere er interesserede i ved radiofrekvenser.
Xu og co siger, at deres grafenplade-enhed er immun over for dette, fordi dens design får virkningerne af omstrejfende kapacitans til at udligne. Og de beviser det ved at bruge deres enhed til at udvælge et radiofrekvenssignal på 33,27 MHz.
Enheden har potentialet til at gøre det meget bedre, siger de. Grafenplader er to størrelsesordener mindre massive end lignende enheder lavet af silicium og kan derfor måle signaler med meget højere frekvens. Xu og co siger, at med mindre ark burde de kunne måle signaler i GHz-området.
Det er den slags hastighed, der vil interessere producenterne af mobiltelefoner og andre radiofrekvenskommunikatører.
Forskellige problemer skal selvfølgelig være løst inden da. Det er ikke mindst, hvordan man laver grafen trampoliner på bestilling. Xu og co fik deres med en pincet. Det vil ikke gøre for nogen form for masseproduktion.
Så er der køleproblemet. Den nye enhed fungerer ved 77K, så dens driftstemperatur skal boostes, før den kan bruges i forbrugerenheder. Ingen af disse problemer virker dog som showstoppere.
Fysikere har kendt til grafens fantastiske egenskaber i et årti eller deromkring nu. De har endda forudsagt, at det vil tage mikroelektronikkens verden med storm. Hvad ingen virkelig satte pris på, var hvor hurtigt dette ville ske. Nu er vi ved at finde ud af det.
Ref: arxiv.org/abs/1012.4415 : Radiofrekvens elektrisk transduktion af grafenmekaniske resonatorer