Grafenowe telefony komórkowe

fot. IBM

Naukowcy i inżynierowie z USA opracowali układ sygnałowy do telefonów komórkowych oparty na grafenie. Umożliwi on zwiększenie zasięgu sygnału w tych telefonach i wdrożenie szybkich sieci transmisji danych.

Badacze i inżynierowie pracujący dla koncernu IBM opracowali zintegrowany układ skanowania częstotliwości, nadawania, przetwarzania i odbioru sygnałów radiowych, przeznaczony dla urządzeń komórkowych i sieci bezprzewodowych. Oparty na komponentach wykonanych z grafenu, jest on wielokrotnie szybszy od dotychczas produkowanych.

Grafen jest jedną z alotropowych form węgla, odkrytych w 2004 roku przez mieszany zespół amerykańsko-rosyjski. Jest zbudowany z pojedynczej warstwy atomów węgla, wytwarzających połączone, sześcioczłonowe pierścienie. Atomy węgla tworzą w grafenie dwuwymiarową siatkę przypominającą plaster miodu.

Niewielka rezystancja grafenu przy szybkim ruchu elektronów powoduje iż może on zastąpić krzem w układach analogowych jak rozwiązania stworzone przez badaczy z IBM. Układy takie umożliwiają stabilną łączność komórkową i bezprzewodową o większym niż do tej pory zasięgu oraz praktyczne wdrożenie rozwiązań szybkich sieci bezprzewodowych do transmisji danych, dostępnych także dla indywidualnego użytkownika.

Naukowcy i inżynierowie z IBM zbudowali mikser częstotliwości, złożony z tranzystorów grafenowych pracujących w wysokich częstotliwościach, oraz dwóch elementów ze stopów metali zwanych induktorami. Mikser częstotliwości jest podstawowym elementem używanym w analogowych układach elektronicznych, m.in. stosowanych w łączności bezprzewodowej. Umożliwia on przekształcenia sygnału radiowego, używanego do transmisji danych i przesyłania informacji na sygnał w częstotliwościach odbieranych przez ludzkie ucho.

Układ zbudowany przez IBM składa się z wafla z węglików krzemu pokrytego powłoką grafenową. Wytrawiono warstwę grafenową otaczającą tranzystory, umożliwiając induktorom ze stopów metali integrację z bez styku z nimi. Przy bezpośrednim połączeniu nastąpiłaby bowiem degradacja tranzystorów. Cały układ pracuje z częstotliwością 10 GHz - wielokrotnie wyższą niż dzisiaj stosowane.

Obecnie naukowcy z IBM chcą skupić się na zwiększeniu wydajności i stabilności tranzystorów w układzie, aby jak najszybciej osiągnąć stadium komercyjnego wdrożenia projektu.

Badacze z IBM twierdzą iż zastosowane rozwiązane jest na tyle nowatorskie iż minie ponad 5 lat, zanim zostanie masowo wdrożone w urządzeniach bezprzewodowych i telefonach komórkowych.

PAP - Nauka w Polsce