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        美大學用石墨烯將天線縮小至1/100 可用于太赫茲無線通信

        作者: 時間:2014-03-05 來源:網絡 收藏

        美國佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的研究人員公布了一項研究成果:用石墨烯制作的天線非常適于利用頻率在0.1THz到10THz之間的電磁波,即“”的。于是,制作用一般金屬天線無法實現的約1μm長太赫茲無線模塊就有了實現的可能。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/259553.htm

        佐治亞理工學院設想的示意圖。使用長1μm、寬10nm~100nm的石墨烯帶。

        天線的尺寸一般需要與所用無線電波(電磁波)的波長同等。如,無線LAN利用的2.4GHz頻帶的電波為數cm,毫米波為數mm。實際上,天線因使用高介電率材料等而小型化有所進展,但即便如此也只能小型化至波長的1/10左右。

        的波長為100μm左右,因此天線及無線模塊的小型化極限也約為100μm長。如果想使無線模塊小型化至1μm以下,就需要使用超過100THz或更高頻率的紅外線及可視光線作為無線的載波。而這種技術難度很大,憑借目前的無線路線技術無望實現。

        然而,據佐治亞理工學院教授Ian Akyildiz等介紹,若天線用石墨烯來制作,則其1/100的1μm長度可實現與大約100μm長的金屬天線同等的性能,這一點已由數值分析所證實。其原因大致有兩點:一是石墨烯會發生表面等離極化激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)現象,材料表面的電子與光子會發生共振,有一種擴大效應的功能。另一點是,由于石墨烯的特殊能帶結構形成特殊導電性,即使是更長波長的電波,也會在石墨烯上產生共振。

        據稱,佐治亞理工學院的研究人員目前正在試制不只是天線,甚至連無線線路也使用石墨烯晶體管的無線模塊。“將來手機等終端等上配備數百~數千個石墨烯太赫茲無線模塊,可實現傳輸速度為1Tbit/秒左右的超高速”(Akyildiz)。



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