r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Grafenowe anteny Wi-Fi kolejnym krokiem w stronę „twardej” nanotechnologii

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Niemal trzydzieści lat minęło od wydania pierwszej edycji książki fizyka Erica Drexlera Engines of Creation, w której wieścił on nadchodzącą erę „twardej” nanotechnologii, w której uniwersalne assemblery, maszyny będące w stanie stworzyć niemal wszystko, składając to atom po atomie, zmieniają całkowicie przemysłową bazę ludzkiej cywilizacji. Jak na razie brakuje nawet teoretycznych prac, jak w całości urzeczywistnić tak rozumianą nanotechnologię, ale krok po kroku pojawiają się pierwsze pomysły na rozwiązanie poszczególnych problemów z konstrukcją nanobotów. Jeden z nich został właśnie opisany przez badaczy z Georgia University of Technology, którzy chcą sięgnąć po grafen, by budować z niego nanoanteny Wi-Fi.

Pojedynczy nanobot niewiele zrobi, pracować tu muszą sieci składające się z tysięcy czy milionów takich maszyn. Pomysły na to, jak je wszystkie zasilać już są – w zeszłym roku Georgia University of Technology chwaliło się pracą swojego naukowca, profesora Zhong Lin Wanga, który wykorzystując piezoelektryczne właściwości nanowłókien z tlenku cynku opracował sposób budowy nanogeneratorów, przekształcających dostępną w otoczeniu energię mechaniczną na elektryczną (taki nanogenerator, zasilany np. biciem serca, miałby dostarczać prąd o natężeniu 1 mA i napięciu 3 V). Teraz przyszło pochwalić się pomysłem na komunikację między takimi maszynami.

Wykorzystanie do budowy anten sieci bezprzewodowych w skali nano klasycznych materiałów, takich jak miedź, jest praktycznie niemożliwe. Musiałyby one działać w częstotliwościach rzędu setek teraherców, a ich zasięg byłby ograniczony, ze względu na straty w sygnale, do mikrometrów. Tak wysoka częstotliwość oznaczałaby też ogromne zużycie energii, wykraczające poza zasoby, którym nanoboty mogłyby realnie dysponować. Zespół badaczy z GUoT pracujących pod kierownictwem profesora Iana Akyildiza przeprowadził więc badania nad wykorzystaniem w tym celu grafenu.

Akyildiz, który prowadzi badania nad nanosieciami od lat 90, z grafenem zapoznał się całkiem niedawno, odkrywając, że umożliwia on przesyłanie sygnałów elektromagnetycznych w warunkach, które wydawały się tego typu komunikację uniemożliwiać. Kiedy elektrony w grafenie zostają wzbudzone przez przychodzącą falę elektromagnetyczną, zaczynają się poruszać tam i z powrotem (…) globalna oscylacja ładunku elektrycznego prowadzi do powstania ograniczonej fali elektromagnetycznej na powierzchni warstwy grafenu – tłumaczy uczony. Efekt ten, znany jako fala powierzchniowych polarytonów plazmonowych (surface plasmon polariton, SPP) pozwala antenom wykonanym z grafenu działać już w częstotliwościach rzędu 100 GHz. Anteny z innych materiałów, w których efekt SSP zachodzi, takich jak np. złoto, wymagają częstotliwości przynajmniej 150 THz.

Josep Jornet, zaangażowany w te badania doktorant profesora Akyildiza, podkreśla, że grafenowe nanoanteny pozwalają zmniejszyć częstotliwości o przynajmniej dwa rzędy wielkości, a zapotrzebowanie na energię nawet o cztery rzędy, dzięki czemu metody opracowane przez profesora Zhonga mogą dostarczyć dość mocy, aby umożliwić telekomunikację między nanomaszynami. Zanim jednak powstaną sieci nanobotów, grafenowe anteny pomóc mają w zwiększeniu szybkości istniejących sieci telefonii komórkowych – Akyildiz sugeruje, że moduły utworzone z tysięcy takich nanoanten pozwoliłyby na przekazywanie danych z terabitowymi szybkościami, w paśmie terahercowym.

Po wydaniu teoretycznego opracowania, kolejnym krokiem badaczy ma być zbudowanie grafenowej anteny i podłączonego do niej grafenowego transceivera. Przy pieniądzach, jakie inwestują obecnie światowe potęgi w nanotechnologię i zastosowania grafenu (by wspomnieć chociażby o miliardzie euro dla Nokii, na utworzenie europejskiego konsorcjum badań nad grafenem), nie powinno to zająć zbyt wiele czasu. Badacze z GUoT wiedzą zresztą, jak się sprzedać – przedstawiając wachlarz zastosowań opracowywanych przez siebie nanotechnologii mówią nie tylko o medycynie i ochronie środowiska, ale też o przemyśle zbrojeniowym.

r   e   k   l   a   m   a
© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.