По мнению ученых, графен может генерировать тактовые частоты, которые превышают сегодняшние пределы ГГц. Вот как это возможно.
Графен - один слой шестиугольных атомов углерода - самый тонкий и прочный материал, известный человеку, и идеальный проводник тепла и электричества. С 2004 года, когда ученые обнаружили, как извлечь его из графита, графен открывает новые возможности в мире науки и техники. В течение десяти лет ученые прогнозировали, что его уникальная структура сделает его особенно полезным при преобразовании оптических или электронных сигналов в сигналы с гораздо более высокими частотами. Однако все попытки доказать этот тезис закончились фиаско.
Теперь, впервые, группа ученых, в том числе две из которых поддержала проект EUCALL, финансируемый ЕС, доказала, что графен способен преобразовывать электронные сигналы в терагерцовые сигналы с миллиардами циклов в секунду. Результаты работы команды были представлены в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Нелинейное взаимодействие
В настоящее время используемые на основе кремния электронные компоненты генерируют тактовые частоты в диапазоне ГГц, где 1 ГГц равно 1000 млн. Циклов в секунду. Исследователи показали, что графен может преобразовывать сигналы на этих частотах в сигналы, которые в тысячи раз превышают сигналы, производимые кремнием.
Это возможно благодаря высокоэффективному нелинейному взаимодействию света и вещества, которое происходит в графене. Исследователи использовали графен, содержащий большое количество свободных электронов, которые возникли в результате взаимодействия между графеном и субстратом, на котором он был осажден. После возбуждения колебательным электрическим полем при комнатной температуре электроны быстро делят свою энергию на электроны, связанные в материале. Вот почему они реагировали как нагретая жидкость, переходя от жидкости к пару в графене за миллиардную долю секунды. Это преобразование привело к мощным и быстрым изменениям проводимости материала, умножая частоту исходных импульсов ГГц.
Высокая эффективность преобразования
Частоты первичных электромагнитных импульсов, которые были созданы в лаборатории TELBE в HZDR, варьировались от 300 до 680 ГГц. Ученые обработали их на сигналы в три, пять и семь раз выше начальной частоты. «Эффективность преобразования чрезвычайно велика, учитывая, что электромагнитные взаимодействия происходят в слое с толщиной одного атома», - утверждают авторы в своих исследованиях.
Прорывное открытие, сделанное при поддержке проекта EUCALL (European Cluster of Advanced Laser Light Sources), делает графен перспективным кандидатом на будущие наноэлектронные устройства.
Больше новостей тут
