Thz Spragos Uždarymas Naudojant Įrenginius, Kuriuose Yra Grafeno

{h1}

Naujausi efektyvių, ekonomiškų, grafeno pagrindu pagamintų medžiagų ir prietaisų, skirtų manipuliuoti terahercų bangomis, pokyčiai atvėrė duris naujoms, patobulintoms vaizdo ir ryšių priemonėms.

Šis straipsnis už scenų buvo pateiktas „WordsSideKick.com“ bendradarbiaujant su Nacionaliniu mokslo fondu.

Mes retai apie tai galvojame, tačiau elektromagnetinės bangos yra neatsiejama mūsų kasdienio gyvenimo dalis. Bet kurią dieną mes naudojame mobiliuosius telefonus, televizorius, radijo imtuvus ir mikrobangų krosneles, kad galėtume manipuliuoti, generuoti ir aptikti elektromagnetines bangas informacijos ar energijos perdavimui. Net mūsų pačių kūnai sąveikauja su šiomis bangomis, kai mūsų akys nustato ir apdoroja matomą šviesą.

Nors visos elektromagnetinės bangos juda šviesos greičiu arba maždaug 186,282 myliomis per sekundę, bangos ilgis ir dažnis lemia jos naudojimą. Ilgiausios bangos, dar žinomos kaip radijo bangos, gali nukeliauti didelius atstumus, todėl jos puikiai tinka perduoti duomenis į televizorius, radiją ir mobiliuosius telefonus. Kitas spektro regionas yra mikrobangos. Šios mažesnės bangos perduoda informaciją į palydovus ir oro radarus, taip pat perduoda energiją per mikrobangų krosneles. Likęs elektromagnetinis spektras susideda iš terahercų, infraraudonųjų, matomų ir ultravioletinių spindulių, taip pat rentgeno ir gama spindulių. Kaip ir radijo bei mikrobangų krosnelėse, šie regionai yra nuolatos tiriami ir tiriami ieškant naujų prietaisų programų.

Iki šiol THz dažnių diapazonas - esantis tarp tolimosios infraraudonosios ir aukšto dažnio mikrobangų juostų - buvo vienas iš mažiausiai išnaudojamų elektromagnetinio spektro sričių. THz bangos, turėdamos galimybę pernešti daugiau informacijos nei kaimyniniai radijo ir mikrobangų dažniai, parodė didelį pritaikymo potencialą sveikatos priežiūros atrankoje, cheminių medžiagų nustatyme, objektų aptikime ir greitaeigiame belaidyje ryšyje. Tačiau dauguma šiandien naudojamų THz šaltinių ir prietaisų yra nepatogūs ir brangūs, o tai riboja jų taikymą ir prieinamumą. Pigių, kompaktiškų ir efektyvių THz medžiagų ir prietaisų kūrimas būtų išplėstas, jei ne pagreitintų šio spektro srities tyrimus. Neseniai atsiradus naujai natūraliai ir dirbtinai sukurtai medžiagai, panaikinamas šis vadinamasis „THz atotrūkis“.

Notre Dame universiteto Huili (Grace) Xing vadovaujama tyrimų grupė, remiama Nacionalinio mokslo fondo, aktyviai kūrė įrenginius, kurių pagrindą sudaro grafenai ir kurie gali efektyviai manipuliuoti THz bangomis. Grafenas, atomo storio surištų anglies atomų lakštas, gali modifikuoti ar keisti THz bangų savybes - todėl tai yra idealus pasirinkimas THz pagrįstiems prietaisams ir sistemoms. „Grafenas yra stebuklinga medžiaga THz programoms“, - sako Xingas. "Taip yra dėl savo dvimatės prigimties, kuri lemia nepaprastas elektrines ir optines savybes, ir dėl lengvo pagaminimo, o tai suteikia precedento neturintį laisvės laipsnį prietaiso ir sistemos projektavimo atžvilgiu."

Xing, jos kolegos ir Notre Dame universiteto studentai siekia sukurti pigias, kompaktiškas ir labai našias grafeno turinčias THz sistemas, tokias kaip fotoaparatai ir didelės spartos ryšio lustai. „Grafeno sąveikos su THz bangomis supratimas yra pagrindinis dalykas kuriant šiuos THz įrenginius“, - sako Xingas. Prieš gaminant prietaisus laboratorijoje, jos grupė remiasi skaitmeniniais modeliavimais ir teoriniais skaičiavimais.

Iki šiol grupės pasiūlyti ir sukurti grafeno pagrindu sukurti THz įtaisai susideda iš grafeno sluoksnio ir kito dvimačio elektronų sluoksnio, atskirto plonu izoliatoriumi. Grafeno sluoksnis turi įtakos bangų, einančių per medžiagą, savybėms, tuo tarpu izoliacinis sluoksnis sukuria nelaidžią erdvę tarp grafeno ir antrojo elektronų sluoksnio. Taikant įtampą tarp šių sluoksnių, THz bangų absorbcija gali būti sureguliuota nuo beveik nulio iki beveik 100 procentų. „Nuostabu, kad galime pastebėti tokį stiprų THz atsaką, manydami, kad grafenas yra atomo storio medžiaga“, - sako Berardi Sensale-Rodriguez, Xingo grupės magistrantė. "Tai yra aukšto grafeno elektrinio laidumo rezultatas kartu su galimybe sukurti prietaisų struktūras, kuriose grafeno sluoksniuose sustiprinamas elektrinis laukas", - aiškina Xingas.

Neseniai paskelbtame straipsnyje apie savo darbą („Plačiajuosčio grafeno terahercų moduliatoriai, kuriuos lemia vidinių dažnių juostos perėjimas“, „Nature Communications“, 2012) grupė pranešė apie savo sukurtą iš esmės plačiajuosčio ryšio THz moduliatorių, pagrįstą grafeno lakštais. Kitaip tariant, prietaisas, galintis moduliuoti THz bangas plačiu dažnių diapazonu. Šis moduliatorius atskleidė daugiau nei dvigubai didesnį nei THz ankstesnių plačiajuosčio ryšio intensyvumo moduliatorių valdymą. Tai taip pat yra pirmasis grafeno pagrindu veikiančio įrenginio, kurį įgalina tik perėjimai per juostos vidų, demonstravimas. Reguliuodami sluoksnius ar perėjimus grafeno medžiagoje, THz bangos gali būti sureguliuotos ir jomis galima manipuliuoti. Tokia efektyvi THz moduliacija gali sukelti precedento neturintį našumą, kai ji taikoma įrenginiams.

Šis naujas grafeno panaudojimas atveria kelią kompaktiškų, ekonomiškų ir labai efektyvių THz prietaisų, pagrįstų grafenu ir susijusiomis medžiagomis, kūrimui. Artimiausiu metu šios medžiagos ir prietaisai gali suteikti mūsų kasdieniam gyvenimui tokią pažangą kaip patobulintos ryšių sistemos ir saugesni, labiau apibrėžti medicininiai vaizdai.

Redaktoriaus pastaba: Mokslininkams, vaizduojamiems „Už scenos“ straipsniuose, parėmė Nacionalinis mokslo fondas - federalinė agentūra, kuriai pavesta finansuoti pagrindinius mokslinius tyrimus ir švietimą visose mokslo ir inžinerijos srityse. Šioje nuomonėje pateiktos nuomonės, išvados ir išvados ar rekomendacijos yra tos pačios autorės nuomonės, jos nebūtinai atspindi Nacionalinio mokslo fondo požiūrį. Žr Už scenų archyvo.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Vidurinės Mokyklos Moksleivis Kuria Cheminį Detektorių Robotą
Vidurinės Mokyklos Moksleivis Kuria Cheminį Detektorių Robotą

„Jet Powered“ „Hoverboard“ Nustato Naują Pasaulio Rekordą
„Jet Powered“ „Hoverboard“ Nustato Naują Pasaulio Rekordą

Mokslas Naujienos


Kodėl Žmonės Skaistauja?
Kodėl Žmonės Skaistauja?

Dirbtinis Kauliuko Persodinimas Gali Kovoti Su Bakterine Infekcija
Dirbtinis Kauliuko Persodinimas Gali Kovoti Su Bakterine Infekcija

Kodėl Tėvai Neturėtų Ignoruoti Savo Vaikų Elgesio Problemų
Kodėl Tėvai Neturėtų Ignoruoti Savo Vaikų Elgesio Problemų

Kas Yra Kvadratinės Lygtys?
Kas Yra Kvadratinės Lygtys?

Žmonės Gali Turėti „Magnetinį“ Šeštąjį Pojūtį
Žmonės Gali Turėti „Magnetinį“ Šeštąjį Pojūtį


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com