Самый маленький в мире ЧМ-радиопередатчик

Группа исследователей из университета Columbia, под руководством профессора инженерной механики Джеймса Хона (James Hone) и профессора по электротехнике Кеннета Шепарда (Kenneth Shepard), обнаружили особые формы графена - его механическую прочность и электрическую проводимость. Это позволило создать нано-механическую систему, которая генерирует ЧМ-сигналы, что, по сути, является самым маленьким в мире ЧМ-радиопередатчиком.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

“Данная работа является очень важной, поскольку демонстрирует реальное применение графена, что не может быть достигнуто при использовании обычных материалов”, заявил Хон.

Графен, одиночный слой атомов углерода, является самым крепким материалом, известным человеку, и имеет превосходные электрические свойства по сравнению с кремнием, который используется в современной электронике.

Комбинация данных свойств делает графен идеальным материалом для наноэлектромеханических систем (NEMS), которые уменьшают размер микроэлектромеханических систем (MEMS), которые используются в качестве датчиков вибрации и ускорения. Например, MEMS датчики вычисляют наклон положения смартфона или планшета для выполнения поворота экрана.

В данном исследовании группа исследователей воспользовалась свойством механической ‘растяжимости’ графена для настройки выходной частоты специального генератора, создав наномеханическое устройство из электронных компонентов, известное как генератор, управляемый напряжением (VCO). Благодаря данному генератору VCO, объяснил Хон, очень легко генерировать частотно-модулированный сигнал в точности как ЧМ радиовещание.

Исследователи построили NEMS систему на базе графена с частотой более 100 мегагерц, который лежит в ЧМ радио диапазоне (от 87.7 до 108 МГц). Они использовали музыкальные сигналы низкой частоты (простой тон и музыкальные композиции с телефона iPhone) для модуляции несущей сигнала частотой 100 МГц от графена, и затем повторно извлекали музыкальные сигналы, используя обычный ЧМ-приемник.

NEMS системы на базе графена имеют два основных преимущества: они очень компактны и легко интегрируются с любыми типами электроники, и их частота может быть перенастроена в широком диапазоне, поскольку графен имеет превосходную механическую прочность.

“Еще нужно пройти длительный путь до воплощения данной технологии”, заявил Хон, “однако данная работа является первым значительным шагом вперед. Мы рады, что смогли успешно продемонстрировать как данный замечательный материал может использоваться для достижения технического прогресса”.

Группа Хона Шепарда работает в настоящее время над улучшением производительности графеновых генераторов с целью снижения уровня шума. В то же время, они также пытаются продемонстрировать интеграцию NEMS систем с использованием графена вместе с кремниевыми интегральными схемами, создавая более компактный генератор.

Источник новости