Исследователи разработали графеновый фильтр для микросхем

19.04.2016

Исследователи Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Университета Женевы в Швейцарии разработали графеновый фильтр для микросхем, который потенциально может в 10 раз ускорить беспроводную передачу данных по сравнению с микросхемами, применяемыми в настоящее время.

В исследовании, описанном в журнале «Nature Communications» , швейцарские исследователи фактически изготовили так называемый невзаимный изолятор. Изолятор фильтрует обратное излучение, предотвращая отражение волн назад к их источнику.


Иллюстрация: EPFL

В обычных материалах, если волны могут распространяться в одном направлении, они так же свободно распространяются и в обратном направлении. Для предотвращения этого требуются особые «невзаимные» материалы, которые нарушают симметрию и заставляют свет распространяться в одном направлении.

В настоящее время существуют такие материалы, например, феррит, которые могут предотвращать обратное распространение терагерцовых волн. Однако сигналы сильно затухают даже в том направлении, в котором они должны хорошо распространяться.

«Графен, насколько нам известно, превосходит любой другой потенциальный материал для терагерцового диапазона, – отмечает Микеле Таманьоне, докторант EPFL и один из соавторов статьи, в интервью по эл. почте для журнала «IEEE Spectrum».

Это важно, так как частоты терагерцового диапазона являются ключевыми в мобильных устройствах следующего поколения. В настоящее время мобильные устройства осуществляют передачу данных в гигагерцовом диапазоне или на оптических частотах. Но частоты терагерцового диапазона – это как гоночные двигатели на шоссе, они дают мобильным устройствам возможность передавать данные на высочайших скоростях.

Хотя количество исследований в области техники терагерцового диапазона быстро растет, технических решений, по-прежнему, мало. Многие из компонентов беспроводных устройств, передающих сигналы посредством микроволн или видимого света, пока не имеют аналогов для терагерцовых частот.

«Наша микросхема частично решает эту проблему. Это первый компонент такого рода (изолятор для диапазона от 1 ТГц до 10 ТГц), решающий важную открытую проблему», – заявил Таманьоне.

Таманьоне предполагает, что микросхема будет использоваться для защиты источников терагерцового излучения путем предотвращения возвращения отраженных волн к их источникам. И по мере падения цен на графен, как уверен Таманьоне, он может стать весьма конкурентоспособным вариантом для терагерцовых устройств.

Хотя Таманьоне и его коллеги рассматривали графен на только предмет использования в будущих мобильных устройств в терагерцовом диапазоне, он полагает, что графен может применяться и для изоляторов в микроволновом диапазоне (и, следовательно, в современных устройствах беспроводной связи). Это может стать реальностью в случае разработки технологии производства высококачественного графена для широкого диапазона применений.

Следующий шаг для швейцарских ученых: попытка разработать другое невзаимное устройство, так называемый циркулятор, который, по словам Таманьоне, может оказаться еще более полезным, чем изолятор.

Циркуляторы используются в микроволновой связи. При подключении к антенне они осуществляют через нее одновременно передачу и прием информации. «Графен потенциально позволяет реализовать это устройство на терагерцовых частотах», – говорит Таманьоне.

Он добавляет: «Мы в настоящее время изучаем возможность использования графена при создании перестраиваемых антенн, особенно антенн для узконаправленного излучения в терагерцовом диапазоне с возможностью электронного управления».

Источник

акция сервис-центра написать нам скачать каталог заказать звонок