Як графен може зробити майбутню електроніку надшвидкою

Один шар атомів вуглецю може збільшувати сигнали від гігагерцу до терагерцових частот, повідомляє sciencenews.

Спектральне подання. Нові експерименти показують, що графен особливо хороший при перекладі входять сигналів однієї частоти (червоний) в сигнали з більш високими частотами (жовтий, зелений і синій). ©JUNIKS / HZDR

Графен просто додав ще одну відзнаку на свою надмасивну “медальну” стрічку.

Нові експерименти показують, що цей одноатомний шар вуглецю може перетворювати електронні сигнали на гігагерцовий частотах в високочастотні терагерцеві сигнали, які можуть передавати до 1000 разів більше інформації в секунду.

Електромагнітні хвилі в терагерцевому діапазоні, як правило, важко створити і звичайна електроніка на основі кремнію не може впоратися з такими високочастотними сигналами. Але пристрої на основі графену могли б. Ця майбутня електроніка буде працювати набагато швидше сучасної, повідомляють дослідники 10 вересня в Nature.

Графен приймає вхідні гігагерцові хвилі (чорні) і перетворює їх на хвилі у терагерцевому діапазоні, які мають в три, п’ять і сім разів більше первинної частоти (червоний, зелений і синій відповідно). © H.A. HAFEZ ET AL / NATURE 2018

Фізик Дмитро Турчинович з Університету Дуйсбург-Ессен в Німеччині і його колеги протестували терагерцове продукування графеном, увівши лист цього матеріалу товщиною в атом у 300-гігагерцовие випромінювання. Коли ці електромагнітні хвилі потрапили у графен, електрони в матеріалі швидко нагрівалися і охолоджувалися, вивільняючи електромагнітні хвилі з частотою до семи разів вище, ніж вхідне випромінювання. “Це ще один приголомшливий результат для графену”, – говорить Орадя Решеф, фізик з Оттавського університету, який не брав участі у роботі. 2-D матеріал був сприйнятий як надматерія для його незвичайних здібностей, таких як провідність електричного струму без опору.

Графен перетворив більше ніж одну тисячну, десятитисячну, стотисячну оригінального сигналу у 300 гігагерц, у хвилі в 0.9, 1.5 і 2.1 терагерц, відповідно. Цей коефіцієнт конверсії може здатися невеликим, але він надзвичайно високий для одинарного шару атомів, говорить Цунюкі Озакі, фізик з Національного інституту наукових досліджень у Квебеку, який не бере участі в роботі.

Компоненти на основі графену, які можуть працювати з терагерцем, “можуть використовуватися не на звичайному Macintosh або ПК, а, можливо, на дуже передових комп’ютерах з високою швидкістю обробки”, – говорить Озакі. Він додає, що цей двомірний матеріал можна використовувати для створення високошвидкісних нанопристроїв.