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Le antenne in grafene consentirebbero download wireless Terabit
Vuoi caricare in modalità wireless centinaia di film su un dispositivo mobile in pochi secondi? I ricercatori della Georgia Tech hanno elaborato progetti per un'antenna wireless realizzata con fogli sottili di carbonio, o grafene, che potrebbe consentire velocità di trasferimento di terabit al secondo a brevi distanze.
È un volume gigantesco di larghezza di banda. Al giorno d'oggi, se provi a copiare tutto da un computer a un altro in modalità wireless, ci vogliono ore. Se hai questo, puoi fare tutto in un secondo: boom, dice Ian Akyildiz , direttore del laboratorio di rete wireless a banda larga presso la Georgia Tech.
Un terabit al secondo potrebbe essere fatto a una distanza di circa un metro utilizzando un'antenna in grafene, che permetterebbe di ottenere 10 film ad alta definizione facendo passare il telefono davanti a un altro dispositivo per un secondo. Akyildiz e colleghi hanno anche calcolato che a distanze ancora più brevi, come pochi centimetri, sono teoricamente possibili velocità di trasmissione dati fino a 100 terabit al secondo.
Il grafene è un foglio di carbonio spesso solo un atomo, in una struttura a nido d'ape, e ha molte proprietà elettroniche desiderabili. Gli elettroni si muovono attraverso il grafene praticamente senza resistenza, da 50 a 500 volte più veloce di quanto non facciano nel silicio.
Per realizzare un'antenna, afferma il gruppo, il grafene potrebbe essere modellato in strisce strette larghe tra 10 e 100 nanometri e lunghe un micrometro, consentendogli di trasmettere e ricevere alla frequenza di terahertz, che corrisponde approssimativamente a quelle scale di dimensioni. Le onde elettromagnetiche nella frequenza terahertz interagirebbero quindi con le onde plasmoniche - oscillazioni di elettroni sulla superficie della striscia di grafene - per inviare e ricevere informazioni.
Un documento che descrive il progetto e i relativi calcoli apparirà in IEEE's Journal of Selected Areas in Communication entro quest'anno. Il documento si basa su altre ricerche sulle proprietà elettroniche del grafene, ma è il primo a calcolare le configurazioni ottimali delle antenne.
Questo sottolinea e fornisce una serie di calcoli classici sulle stime delle dimensioni e delle prestazioni: sottolinea che c'è qualcosa di utile qui, dice Phaedon Avouris, un collega IBM che guida il grafene e altre tecnologie su scala nanometrica presso IBM Research a Yorktown Heights, New York. Non risolve l'intero problema, ma indica un'opportunità.
Oltre a facilitare la comunicazione ad alta velocità tra i dispositivi, le antenne in grafene potrebbero consentire connessioni wireless più veloci tra componenti su nanoscala sui chip. Le antenne in grafene possono essere molto più piccole in tutte le dimensioni rispetto a un'antenna a filo metallico. Può essere dell'ordine di un micrometro o di pochi nanometri, dice Avouris. Il significato è che l'antenna può essere incorporata in un oggetto molto piccolo.
Naturalmente, ci aspettano una miriade di sfide. Le antenne non funzionano da sole; si basano su molti altri componenti, come generatori di segnale e rilevatori, amplificatori e filtri, che dovrebbero essere tutti fabbricati su scale simili e con velocità simili per realizzare un dispositivo completo.
I ricercatori devono anche capire come eseguire la produzione. Lavorare con il materiale è estremamente complicato, perché le sue proprietà cambiano quando viene a contatto con altri materiali.
Tuttavia, il gruppo Georgia Tech spera di realizzare un prototipo di un'antenna entro un anno, ha aggiunto Akyildiz, e altri componenti dopo.
I calcoli sono l'ultima testimonianza delle straordinarie possibilità del grafene, che è visto come fornire transistor ad alte prestazioni, fotovoltaico e altri dispositivi elettronici (vedi Suggerimenti di ricerca sul potenziale fotovoltaico del grafene e sui transistor al grafene).