Наноантенны, виготовлені з графена, дозволять створити бездротові мережі, що об'єднують групи нано - і микромеханизмов
Дослідники з Технологічного інституту Джорджії (Georgia Institute of Technology), провівши ряд комп'ютерних моделювань, продемонстрували можливість створення крихітних наноантенн з графена, з допомогою яких сотні і тисячі механізмів або пристроїв нано - та мікро-рівня можуть об'єднатися в єдину мережу за допомогою технологій бездротового зв'язку. Крім надання такої можливості, графенові наноантенны можуть бути використані в мобільних телефонах і інших електронних пристроях, які мають підключення до Інтернету, дозволяючи цим пристроям обмінюватися даними з більш високими швидкостями.
Як можна здогадатися, основним ключовим моментом нових наноантенн є саме графен, який на відміну від традиційних металів, міді або срібла, може працювати в якості антени з набагато меншою кількістю підведеної енергії. Цей ефект досягається за рахунок використання поверхневих електронних хвиль, що виникають на поверхні графену при певних умовах.
"Ми використовуємо в своїх інтересах специфічні особливості поширення електронів в графені. Це дозволяє нам створити дуже маленьку антену, яка може випромінювати радіохвилі з набагато більш низькими частотами, ніж це можуть класичні металеві антени порівнянних габаритних розмірів" - розповідає Ян Акиилдиз (Ian Akyildiz), професор Технологічного інституту Джорджії, - "Ми вважаємо все це тільки початком розробки нового принципу організації бездротових мереж на базі принципово нових комунікаційних парадигм".
"Специфічні особливості поширення", про яких згадує професор Акиилдиз, виникають, коли електрони графена порушуються надходить ззовні електромагнітною хвилею. В цьому випадку електрони починають рухатися взад і вперед, створюючи коливання електричного поля, які, в свою чергу, стають джерелом електромагнітної хвилі, що розповсюджується виключно по поверхні графену.
Це явище відоме як поверхнева плазмонно-поляритонная хвиля (surface plasmon polariton, SPP), а її використання дозволить графеновым наноантеннам працювати в нижній області терагерцового діапазону, між 0.1 і 10 терагерцами. Науці відомі й метали, такі як золото, на поверхні яких також можуть виникати SPP-хвилі, але у випадку металів, все це відбувається на більш високих частотах.
Дана робота дуже добре стикується з роботою професора Жонга Лін Ван (Zhong Lin Wang), який, використовуючи п'єзоелектричні властивості нанопровідників з окису цинку, створив наногенераторы, здатні виробляти енергію і виробляти електромагнітні хвилі в широкому діапазоні, включаючи і діапазон, в якому графенові наноантенны мають максимальну ефективність. Такі наногенераторы в комбінації з графеновыми наноантеннами, є закінченим передавальним пристроєм, який вимагає зовсім невеликої кількості енергії, одержуваної від енергії руху нано - або микромеханизма.
"Завдяки новій графенової наноантенне ми маємо можливість знизити на два порядки частоту роботи радіопередавальних пристроїв і скоротити кількість потрібної для роботи пристрою енергії на чотири порядки" - розповідає Джозеп Джорнет (Josep Jornet), один з учених, що брали участь в даних дослідженнях, - "Використовуючи графенових наноантенну і методи отримання енергії доктора Вана, ми маємо практично закінчений пристрій, здатне забезпечити бездротовий зв'язок в межах мереж, що поєднують різні наномеханизмы і інші пристрої.
Поки дослідники мріють про організацію зв'язку між наномашинами, використання графенових наноантенн в мережах макромасштаба виглядає набагато привабливіше. Терагерцовый діапазон, в якому ефективно працюють графенові наноантенны, може забезпечити передачу даних в бездротових мережах зі швидкістю, що на два порядки перевищує швидкість існуючих бездротових технологій.