211service.com
Ingenjörer bygger radiomottagare av grafen
Här är en enkel enhet. Sträck ut ett ark grafen mellan två elektroder för att bilda en sorts studsmatta och placera sedan en tredje elektrod under studsmattan. Skicka slutligen en likström genom grafenen och lägg sedan till en radiofrekvensspänning ovanpå för att se vad som händer.
Detta är precis det experiment som Yuehang Xu vid Columbia University i New York och kompisar har gjort. De säger att grafenarket ger resonans när det sprängs med en spänning som ändras vid radiofrekvenssignaler och att detta enkelt kan mätas genom att övervaka kapacitansen mellan arket och den tredje elektroden under arket.
Det är ett betydande resultat. Sedan en tid tillbaka har fysiker hoppats på att hitta sätt att använda nanoelektromekaniska resonatorer för att filtrera och generera radiosignaler direkt. För närvarande måste detta göras med olika typer av blandningstekniker. Problemet är att nanoelektromekaniska enheter alla lider av parasitisk kapacitans, som tenderar att överrösta de signaler som fysiker är intresserade av vid radiofrekvenser.
Xu och co säger att deras grafenplåtsenhet är immun mot detta eftersom dess design gör att effekterna av strökapacitans i huvudsak elimineras. Och de bevisar det genom att använda sin enhet för att välja ut en radiofrekvenssignal på 33,27 MHz.
Enheten har potential att göra mycket bättre, säger de. Grafenark är två storleksordningar mindre massiva än liknande enheter gjorda av kisel och kan därför mäta signaler med mycket högre frekvens. Xu och co säger att med mindre ark borde de kunna mäta signaler i GHz-området.
Det är den typen av hastighet som kommer att intressera tillverkarna av mobiltelefoner och andra radiofrekvenskommunikatörer.
Självklart måste olika problem lösas innan dess. Inte minst är det hur man gör grafenstudsmatta på beställning. Xu och co fick sina med pincett. Det räcker inte för någon form av massproduktion.
Sedan är det kylningsproblemet. Den nya enheten fungerar på 77K så dess driftstemperatur måste höjas innan den kan användas i konsumentenheter. Inget av dessa problem verkar dock vara något som stoppar dem.
Fysiker har känt till grafens fantastiska egenskaper i ett decennium eller så nu. De har till och med förutspått att det kommer att ta mikroelektronikens värld med storm. Vad ingen verkligen uppskattade var hur snabbt detta skulle ske. Nu tar vi reda på det.
Ref: arxiv.org/abs/1012.4415 : Radiofrekvenselektrisk omvandling av grafenmekaniska resonatorer