reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay Nauka | 22 listopada 2018

Grafen wzmacnia sygna艂 z gigaherców do teraherców

Wed艂ug naukowc贸w grafen mo偶e generowa膰 pr臋dko艣ci zegara, kt贸re przekraczaj膮 dzisiejsze ograniczenia GHz. A oto, jak to jest mo偶liwe.
Grafen 鈥 pojedyncza warstwa heksagonalnie u艂o偶onych atom贸w w臋gla 鈥 jest najcie艅szym i najbardziej wytrzyma艂ym materia艂em znanym cz艂owiekowi oraz doskona艂ym przewodnikiem ciep艂a i elektryczno艣ci. Od 2004 roku, kiedy to naukowcy odkryli, jak wyodr臋bni膰 go z grafitu, grafen otwiera nowe mo偶liwo艣ci w 艣wiecie nauki i technologii. Od dziesi臋ciu lat naukowcy przewiduj膮, 偶e jego wyj膮tkowa struktura sprawi, i偶 b臋dzie on szczeg贸lnie przydatny w konwersji sygna艂贸w optycznych lub elektronicznych na sygna艂y o znacznie wy偶szych cz臋stotliwo艣ciach. Jednak wszystkie pr贸by udowodnienia tej tezy ko艅czy艂y si臋 dot膮d fiaskiem.

Teraz, po raz pierwszy, zesp贸艂 naukowc贸w, w tym dw贸ch wspieranych przez finansowany przez UE projekt EUCALL, udowodni艂, 偶e grafen jest w stanie przekszta艂ca膰 sygna艂y elektroniczne na sygna艂y w zakresie teraherc贸w, przy bilionach cykli na sekund臋. Wyniki pracy zespo艂u zosta艂y przedstawione w badaniu opublikowanym w czasopi艣mie 鈥濶ature”.

Nieliniowa interakcja

Wykorzystywane obecnie elementy elektroniczne oparte na krzemie generuj膮 pr臋dko艣ci zegara w zakresie GHz, gdzie 1 GHz jest r贸wny 1000 milion贸w cykli na sekund臋. Naukowcy wykazali, 偶e grafen mo偶e przekszta艂ca膰 sygna艂y o tych cz臋stotliwo艣ciach na sygna艂y o cz臋stotliwo艣ciach tysi膮ce razy wy偶szych, ni偶 te wytwarzane przez krzem.

Jest to mo偶liwe dzi臋ki wysoce skutecznej nieliniowej interakcji pomi臋dzy 艣wiat艂em a materi膮, kt贸ra wyst臋puje w grafenie. Naukowcy u偶yli grafenu zawieraj膮cego du偶膮 ilo艣膰 wolnych elektron贸w, kt贸re powsta艂y w wyniku interakcji pomi臋dzy grafenem a pod艂o偶em, na kt贸rym zosta艂 on osadzony. Po wzbudzeniu oscyluj膮cym polem elektrycznym w temperaturze pokojowej, elektrony szybko dzieli艂y swoj膮 energi臋 z elektronami zwi膮zanymi w materiale. Dlatego reagowa艂y jak podgrzany p艂yn, zmieniaj膮c si臋 z cieczy w par臋 wewn膮trz grafenu w ci膮gu bilionowych cz臋艣ci sekundy. To przemiana doprowadzi艂a do pot臋偶nych i gwa艂townych zmian przewodno艣ci materia艂u, zwielokrotniaj膮c cz臋stotliwo艣膰 pierwotnych impuls贸w GHz.

- Uda艂o nam si臋 w艂a艣nie dostarczy膰 pierwszego bezpo艣redniego dowodu na zwielokrotnienie cz臋stotliwo艣ci z gigaherc贸w do teraherc贸w w monowarstwie grafenowej oraz wygenerowa膰 z niezwyk艂膮 skuteczno艣ci膮 sygna艂y elektroniczne w zakresie teraherc贸w 鈥 d m贸wi wsp贸艂autor badania i starszy naukowiec z Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), dr Michael Gensch w komunikacie prasowym umieszczony na stronie internetowej partnera projektu.

Wysoka sprawno艣膰 konwersji

Cz臋stotliwo艣ci pierwotnych impuls贸w elektromagnetycznych, kt贸re by艂y generowane w laboratorium TELBE w HZDR, waha艂y si臋 mi臋dzy 300 a 680 GHz. Naukowcy przetworzyli je na sygna艂y o trzy-, pi臋cio- i siedmiokrotnie wi臋kszej cz臋stotliwo艣ci ni偶 cz臋stotliwo艣膰 pocz膮tkowa. - Te sprawno艣ci konwersji s膮 niezwykle wysokie, bior膮c pod uwag臋, 偶e oddzia艂ywanie elektromagnetyczne zachodzi w warstwie o grubo艣ci pojedynczego atomu 鈥 stwierdzaj膮 autorzy w swoich badaniach.

Prze艂omowe odkrycie dokonane dzi臋ki wsparciu przez projekt EUCALL (European Cluster of Advanced Laser Light Sources) sprawia, 偶e grafen staje si臋 obiecuj膮cym kandydatem do przysz艂ych urz膮dze艅 nanoelektronicznych.

殴r贸d艂o: CORDIS
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 12 2018 12:21 V11.10.9-1