Zatvaranje Praznine Thz Pomoću Uređaja Na Bazi Grafena

{h1}

Nedavna dostignuća učinkovitih, isplativih materijala na bazi grafena i uređaja za manipulaciju teraherc valovima otvorila su vrata novim, poboljšanim aplikacijama u snimanju i komunikacijama.

Ovaj članak iza scene pružen je WordsSideKick.com u partnerstvu s Nacionalnom zakladom za znanost.

Rijetko razmišljamo o tome, ali elektromagnetski valovi su sastavni dio naše svakodnevice. Svakog dana koristimo mobitele, televizore, radio i mikrovalne pećnice za manipulaciju, generiranje i otkrivanje elektromagnetskih valova u svrhu prijenosa informacija ili energije. Čak i naša vlastita tijela u interakciji su s tim valovima, kada naše oči prepoznaju i obrađuju vidljivu svjetlost.

Iako svi elektromagnetski valovi putuju brzinom svjetlosti, odnosno otprilike 186.282 milje u sekundi, duljina i frekvencija vala određuju njegovu krajnju upotrebu. Najduži valovi, također poznati kao radio valovi, mogu prijeći velike udaljenosti što ih čini savršenim za prijenos podataka na televiziju, radio i mobitele. Sljedeće područje spektra su mikrotalasi. Ti manji valovi nose informacije do satelita i vremenskih radara kao i za prijenos energije putem mikrovalnih pećnica. Preostali elektromagnetski spektar sastoji se od teraherca, infracrvenog, vidljivog i ultraljubičastog zračenja, kao i rendgenskih i gama zraka. Kao i kod radio i mikrotalasa, i ove se regije neprekidno istražuju i istražuju za nove primjene uređaja.

Donedavno je frekvencijski raspon THz - smješten između udaljenog infracrvenog i visokofrekventnog mikrovalnog pojasa - bio jedno od najmanje iskorištenih područja elektromagnetskog spektra. Uz mogućnost prenošenja više informacija od svojih susjednih radio i mikrovalnih frekvencija, THz valovi pokazali su veliki potencijal za primjenu u zdravstvenom pregledu, kemijskom senziranju, otkrivanju objekata i brziim bežičnim komunikacijama. Međutim, većina THz-ovih izvora i uređaja koji se danas koriste su glomazni i skupi, što ograničava njihovu primjenu i dostupnost. Razvoj jeftinih, kompaktnih i učinkovitih THz materijala i uređaja proširio bi se ako ne katalizirao istraživanje na ovom području spektra. Nedavni razvoj novog materijala koji nastaje u prirodi i umjetno proizveden zatvara ovaj takozvani „THz jaz“.

Istraživačka skupina koju je vodio Huili (Grace) Xing na Sveučilištu Notre Dame, uz podršku Nacionalne zaklade za znanost, aktivno razvija uređaje temeljene na grafenu koji mogu učinkovito upravljati THz valovima. Grafen, atom obložen ugljikovim atomima debljine atoma, može modulirati ili mijenjati svojstva THz valova - što ga čini idealnim izborom za uređaje i sustave koji se temelje na THz. "Graphene je čudo materijal za THz aplikacije", kaže Xing. "To je zahvaljujući svojoj dvodimenzionalnoj prirodi, koja dovodi do izvanrednih električnih i optičkih svojstava, i lakoći izrade, što dovodi do neviđenih stupnjeva slobode u pogledu dizajna uređaja i sustava."

Xing, njezine kolege i studenti na Sveučilištu Notre Dame imaju za cilj razviti jeftine, kompaktne i performanse THz sustava temeljenih na grafenu, poput kamera i komunikacijskih čipova velike brzine. "Razumijevanje interakcije grafena i THz valova ključno je za razvoj tih THz uređaja", kaže Xing. Njena se skupina oslanja na numeričke simulacije i teorijske proračune kako bi osmislila svoje uređaje prije izrade u laboratoriju.

THz uređaji temeljeni na grafenu koji je grupa do sada predložila i razvila, sastoje se od sloja grafena i drugog dvodimenzionalnog sloja elektrona razdvojenog tankim izolatorom. Grafenski sloj utječe na svojstva valova koji prolaze kroz materijal, dok izolacijski sloj služi za stvaranje neprovodnog prostora između sloja grafena i drugog elektrona. Primjenom napona između ovih slojeva, apsorpcija THz valova može se prilagoditi od blizu nule do gotovo 100 posto. "Nevjerojatno je da možemo primijetiti tako snažan THz odgovor, smatrajući da je grafen materijal debeo atom", kaže Berardi Sensale-Rodriguez, studentica diplome iz Xingove grupe. "To je rezultat visoke električne vodljivosti koja se može postići u grafenu, zajedno s mogućnošću stvaranja struktura uređaja gdje je električno polje pojačano u slojevima grafena", objašnjava Xing.

U nedavnom članku objavljenom o njihovom radu ("Širokopojasni grafen teraherc-modulatori omogućeni intraband zonama", Nature Communications, 2012), grupa je izvijestila o razvoju intrinzično širokopojasnog THz modulatora temeljenog na grafenskim listovima. Drugim riječima, uređaj koji može modulirati THz valove u širokom rasponu frekvencija. Ovaj modulator otkrio je više nego dvostruko THz manipulaciju prethodnim širokopojasnim modulatorima intenziteta. To je također prva demonstracija uređaja temeljenog na grafenu koji je omogućen isključivo unutarpojasnim prijelazima. Podešavanjem slojeva ili prijelaza unutar grafenskog materijala, THz valovi se mogu prilagoditi i manipulirati. Takva učinkovita THz modulacija može rezultirati neviđenim performansama kada se primijeni na uređaje.

Ova nova primjena grafena otvara put razvoju kompaktnih, ekonomičnih i vrlo učinkovitih THz uređaja na temelju grafena i srodnih materijala. U skoroj budućnosti ovi materijali i uređaji mogu pružiti našem svakodnevnom životu napredak poput poboljšanih komunikacijskih sustava i sigurnijeg, preciznije definiranog medicinskog snimanja.

Napomena urednika: Istraživači prikazani u člancima iza scene podržali su Nacionalnu zakladu za znanost, federalnu agenciju zaduženu za financiranje osnovnih istraživanja i obrazovanja na svim poljima znanosti i inženjerstva. Sva mišljenja, nalazi i zaključci ili preporuke izraženi u ovom materijalu su mišljenja autora i ne odražavaju nužno stavove Nacionalne zaklade za znanost. Vidi Iza arhive kulisa.


Video Dodatak: .




Istraživanje


Postoji Li Brzina Tame?
Postoji Li Brzina Tame?

Dronovi 'Vatrometa' Zagrme Nebo, Postavljajući Novi Svjetski Rekord
Dronovi 'Vatrometa' Zagrme Nebo, Postavljajući Novi Svjetski Rekord

Znanost Vijesti


Argumenti Su Dobri Za Vaše Zdravlje, Predlažu Studije
Argumenti Su Dobri Za Vaše Zdravlje, Predlažu Studije

Zabrana Pristupa Pobačaju Može Naštetiti Mentalnom Zdravlju Žena
Zabrana Pristupa Pobačaju Može Naštetiti Mentalnom Zdravlju Žena

Najstariji Virusom Zaraženi Insekti Prije 300 Milijuna Godina
Najstariji Virusom Zaraženi Insekti Prije 300 Milijuna Godina

Možete Li Doista Razbiti Čašu S Visokom Notom?
Možete Li Doista Razbiti Čašu S Visokom Notom?

Stvorenje Postavlja Rekorde Za Brzo Življenje, Umiranje Mladih
Stvorenje Postavlja Rekorde Za Brzo Življenje, Umiranje Mladih


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com