WikiDer > Графеновая антенна - Википедия

Graphene antenna - Wikipedia

А графеновая антенна предлагаемая высокочастотная антенна на основе графен, двумерный углеродный кристалл толщиной в один атом, который улучшит радиосвязь.[1][нужна цитата] Уникальная структура графена делает возможным эти улучшения. В конечном итоге выбор графена в качестве основы этой наноантенны был обусловлен поведением электронов. Это в настоящее время[когда?] изучается, и графен, по-видимому, может быть возможной основой для антенн.

Антенна

Было бы невозможно просто уменьшить традиционные металлические антенны до наноразмеров, потому что для их работы потребовались бы чрезвычайно высокие частоты.[нужна цитата] Следовательно, для их работы потребуется много энергии. Кроме того, электроны в этих традиционных металлах не очень подвижны при наноразмерных размерах, и необходимые электромагнитные волны не образуются. Однако эти ограничения не будут проблемой для уникальных возможностей графена. Чешуйка графена может удерживать серию металлических электродов. Следовательно, можно было бы разработать антенну из этого материала.[2][3]

Электронное поведение

Графен имеет уникальную структуру, в которой электроны могут двигаться с минимальным сопротивлением. Это позволяет электричеству перемещаться с гораздо большей скоростью, чем металл, который используется в современных антеннах. Кроме того, когда электроны колеблются, они создают электромагнитную волну поверх слоя графена, называемую поверхностная плазмон-поляритонная волна. Это позволило бы антенне работать на нижнем конце терагерцовой частоты, что было бы более эффективно, чем нынешние антенны на основе меди. В конечном итоге исследователи предполагают, что графен сможет преодолеть ограничения современных антенн.[2][3]

Характеристики

Было подсчитано, что с помощью такого устройства можно достичь скорости до терабит в секунду.[нужна цитата] Традиционным антеннам для работы в наномасштабе требуются очень высокие частоты, что делает такой вариант невозможным. Однако уникальное более медленное движение электронов в графене позволит ему работать на более низких частотах, что делает его возможным вариантом для наноразмерной антенны.[3][4][5]

Проекты

Национальная лаборатория Окриджа

Исследователи из Национальная лаборатория Окриджа Министерства энергетики (ORNL) открыли уникальный способ создания атомной антенны. Два листа графена можно соединить кремниевой проволокой диаметром примерно 0,1 нанометра. Это примерно в 100 раз меньше, чем у нынешних металлических проводов, которые могут быть уменьшены только до 50 нанометров. Однако эта силиконовая проволока является плазмотический устройство, которое позволило бы формировать волны поверхностного плазмон-поляритона, необходимые для работы этой наноантенны.[5]

Samsung

Компания Samsung выделила 120 000 долларов на исследование графеновой антенны команде исследователей из Технологический институт Джорджии и Политехнический университет Каталонии. Их исследования показали, что графен - подходящий материал для изготовления наноантенн. Они смоделировали, как будут вести себя электроны, и подтвердили, что должны формироваться поверхностные плазмон-поляритонные волны. Эта волна важна для работы графеновой антенны на нижнем конце терагерцового диапазона, что делает ее более эффективной, чем традиционные конструкции антенн. В настоящее время исследователи работают над реализацией своих исследований и поиском способа распространения электромагнитных волн, необходимых для работы антенны. Их выводы были опубликованы в журнале IEEE Journal on Selected Area in Communications.[4][6]

Манчестерский университет

Сотрудничество между Манчестерский университет и промышленный партнер разработали новый способ производства графеновых антенн для определение радиочастоты.[7] Антенны бумажные, гибкие и экологически чистые. Их результаты были опубликованы в журнале Applied Physics Letters.[8] и коммерциализируются Graphene Security.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Perruisseau-Carrier, J. (ноябрь 2012 г.). «Графен для антенн: возможности и проблемы от микроволн до ТГц». Конференция по распространению антенн в Лафборо (LAPC), 2012 г.: 1–4. arXiv:1210.3444. Bibcode:2012arXiv1210.3444P. Дои:10.1109 / lapc.2012.6402934. ISBN 978-1-4673-2220-1.
  2. ^ а б Ллацер, Игнасио (2012). Характеристика наноантенн на основе графена в терагерцовом диапазоне. Европейская конференция IEEE по антеннам и распространению радиоволн. С. 194–198. Дои:10.1109 / EuCAP.2012.6206598.
  3. ^ а б c Драгоман, Мирча (2010). «Терагерцовое радио на основе графена». Журнал прикладной физики. 107 (10): 104313. Bibcode:2010JAP ... 107j4313D. Дои:10.1063/1.3427536.
  4. ^ а б Мульт, Джон (2013-12-11). «Нано-антенны на основе графена могут позволить сети крошечных машин». Технологический институт Джорджии. Получено 28 октября, 2014.
  5. ^ а б Энтони, Себастьян (2 февраля 2012 г.). «Графен действует как плазмонная антенна, ведет к проводам 0,1 нм в чипах». ExtremeTech. Получено 12 ноября 2014.
  6. ^ Хьюитт, Джон (25 февраля 2013 г.). «Samsung финансирует проект графеновой антенны для сверхбыстрых беспроводных соединений внутри кристалла». ExtremeTech. Получено 29 октября, 2014.
  7. ^ «Графеновая антенна» может поставлять дешевые гибкие датчики'". Манчестерский университет. 20 мая 2015. Получено 2017-07-17.
  8. ^ Хуанг, Сяньцзюнь; Ленг, Тинг; Чжан, Сяо; и другие. (2015-05-18). «Высокопроводящий слоистый графен без связующего для недорогих печатных радиочастотных приложений». Письма по прикладной физике. 106 (20): 203105. Bibcode:2015АпФЛ.106т3105Н. Дои:10.1063/1.4919935. ISSN 0003-6951.
  9. ^ "Графеновые антенны - безопасность графена". graphenesecurity.co. Получено 2017-07-17.

внешняя ссылка