Grafenová anténa - Graphene antenna - Wikipedia

A grafenová anténa je navrhovaná vysokofrekvenční anténa založená na grafen, jeden atom tlustý dvourozměrný uhlíkový krystal, který by posílil rádiové komunikace.[1][Citace je zapotřebí ] Unikátní struktura grafenu by umožnila tato vylepšení. Nakonec byla volba grafenu pro základ této nano antény způsobena chováním elektronů. To je v současné době[když? ] výzkum a grafen se jeví jako proveditelný základ pro antény.

Anténa

Bylo by nerealizovatelné jednoduše omezit tradiční kovové antény na velikost nano, protože by k provozu vyžadovaly nesmírně vysoké frekvence.[Citace je zapotřebí ] V důsledku toho by jejich provoz vyžadoval hodně síly. Kromě toho elektrony v těchto tradičních kovech nejsou při nano velikostech příliš mobilní a nevytvářejí se potřebné elektromagnetické vlny. Tato omezení by však neměla být problémem s jedinečnými schopnostmi grafenu. Vločka grafenu má potenciál pojmout řadu kovových elektrod. Z tohoto materiálu by tedy bylo možné vyvinout anténu.[2][3]

Chování elektronů

Grafen má jedinečnou strukturu, ve které jsou elektrony schopné se pohybovat s minimálním odporem. To umožňuje elektřině pohybovat se mnohem rychlejší rychlostí než v kovu, který se používá pro současné antény. Kromě toho, jak elektrony oscilují, vytvářejí elektromagnetické vlny na vrcholu grafenové vrstvy, označované jako povrchová plazmonová polaritonová vlna. To by umožnilo anténě pracovat na spodním konci terahertzové frekvence, což by bylo účinnější než současné antény na bázi mědi. Vědci nakonec předpokládají, že grafen bude schopen prolomit omezení současných antén.[2][3]

Vlastnosti

Odhaduje se, že pomocí takového zařízení lze dosáhnout rychlosti až terabitů za sekundu.[Citace je zapotřebí ] Tradiční antény by pro provoz v nano měřítcích vyžadovaly velmi vysoké frekvence, což by z něj činilo nerealizovatelnou možnost. Jedinečný pomalejší pohyb elektronů v grafenu by mu však umožnil pracovat při nižších frekvencích, což z něj činí proveditelnou volbu pro anténu velikosti nano.[3][4][5]

Projekty

Národní laboratoř v Oak Ridge

Vědci z Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory (ORNL) objevili jedinečný způsob, jak vytvořit atomovou anténu. Dva listy grafenu lze spojit křemíkovým drátem o průměru přibližně 0,1 nanometru. To je přibližně stokrát menší než u současných kovových drátů, které lze zmenšit pouze na 50 nanometrů. Tento křemíkový drát je však plazmotický zařízení, které by umožnilo tvorbu povrchových plazmonových polaritonových vln potřebných pro provoz této nano antény.[5]

Samsung

Společnost Samsung financovala 120 000 $ na výzkum grafenové antény týmu výzkumníků z Gruzínský technologický institut a Polytechnická univerzita v Katalánsku. Jejich výzkum ukázal, že grafen je proveditelný materiál pro výrobu nano antén. Simulovali, jak by se elektrony chovaly, a potvrdili, že by se měly vytvářet povrchové plazmonové polaritonové vlny. Tato vlna je nezbytná pro to, aby grafenová anténa fungovala na dolním konci terahertzového rozsahu, což je efektivnější než tradiční konstrukce antén. Vědci v současné době pracují na implementaci svého výzkumu a hledání způsobu šíření elektromagnetických vln nezbytných pro provoz antény. Jejich nálezy byly publikovány v IEEE Journal on Selected Areas in Communications.[4][6]

University of Manchester

Spolupráce mezi University of Manchester a průmyslový partner vyvinuli nový způsob výroby grafenových antén pro identifikace frekvence rádia.[7] Antény jsou papírové, flexibilní a šetrné k životnímu prostředí. Jejich nálezy byly publikovány v Applied Physics Letters[8] a jsou komercializovány společností Graphene Security.[9]

Viz také

Reference

  1. ^ Perruisseau-Carrier, J. (listopad 2012). "Grafen pro anténní aplikace: Příležitosti a výzvy od mikrovlnných vln po THz". Konference o šíření antén Loughborough 2012 (LAPC): 1–4. arXiv:1210.3444. Bibcode:2012arXiv1210.3444P. doi:10.1109 / lapc.2012.6402934. ISBN  978-1-4673-2220-1.
  2. ^ A b Llatser, Ignacio (2012). Charakterizace grafenových nanoantén v terahertzovém pásmu. IEEE Evropská konference o anténách a šíření. 194–198. doi:10.1109 / EuCAP.2012.6206598.
  3. ^ A b C Dragoman, Mircea (2010). "Rádio Terahertz založené na grafenu". Journal of Applied Physics. 107 (10): 104313. Bibcode:2010JAP ... 107j4313D. doi:10.1063/1.3427536.
  4. ^ A b Toon, John (11.12.2013). „Nano-antény založené na grafenu mohou umožnit sítě malých strojů“. Georgia Tech. Citováno 28. října 2014.
  5. ^ A b Anthony, Sebastian (2. února 2012). „Graphene funguje jako plazmonická anténa, vede k 0,1nm drátům v čipech“. ExtremeTech. Citováno 12. listopadu 2014.
  6. ^ Hewitt, John (25. února 2013). „Společnost Samsung financuje projekt grafenové antény pro bezdrátové, ultrarychlé odkazy uvnitř čipu“. ExtremeTech. Citováno 29. října 2014.
  7. ^ „Grafenová anténa by mohla dodávat levné a flexibilní senzory'". University of Manchester. 20. května 2015. Citováno 2017-07-17.
  8. ^ Huang, Xianjun; Leng, Ting; Zhang, Xiao; et al. (2015-05-18). „Vysoce vodivý grafenový laminát bez pojiva pro levné tištěné vysokofrekvenční aplikace“. Aplikovaná fyzikální písmena. 106 (20): 203105. Bibcode:2015ApPhL.106t3105H. doi:10.1063/1.4919935. ISSN  0003-6951.
  9. ^ „Graphene Antennas - Graphene Security“. graphenesecurity.co. Citováno 2017-07-17.

externí odkazy