211service.com
Ingenieurs bouwen radio-ontvanger uit grafeen
Hier is een eenvoudig apparaat. Span een stuk grafeen tussen twee elektroden om een soort trampoline te vormen en plaats dan een derde elektrode onder de trampoline. Stuur ten slotte een gelijkstroom door het grafeen en voeg er vervolgens een radiofrequentiespanning aan toe om te zien wat er gebeurt.
Dit is precies het experiment dat Yuehang Xu van de Columbia University in New York en zijn vrienden hebben gedaan. Ze zeggen dat de grafeenplaat resoneert wanneer deze wordt gestraald met een spanning die verandert bij radiofrequentiesignalen en dat dit gemakkelijk kan worden gemeten door de capaciteit tussen de plaat en de derde elektrode onder de plaat te controleren.
Dat is een significant resultaat. Al geruime tijd hopen natuurkundigen manieren te vinden om nano-elektromechanische resonatoren te gebruiken om radiosignalen rechtstreeks te filteren en te genereren. Momenteel moet dit met verschillende mengtechnieken. Het probleem is dat nano-elektromechanische apparaten allemaal last hebben van parasitaire capaciteit, die de signalen waar natuurkundigen in geïnteresseerd zijn op radiofrequenties overstemt.
Xu en co zeggen dat hun grafeenbladapparaat hier immuun voor is omdat het ontwerp ervoor zorgt dat de effecten van verdwaalde capaciteit in wezen teniet worden gedaan. En ze bewijzen het door met hun apparaat een radiofrequentiesignaal op 33,27 MHz te pikken.
Het apparaat heeft het potentieel om het veel beter te doen, zeggen ze. Grafeenplaten zijn twee ordes van grootte minder zwaar dan vergelijkbare apparaten gemaakt van silicium en kunnen dus signalen meten met een veel hogere frequentie. Xu en co zeggen dat ze met kleinere platen signalen in het GHz-bereik moeten kunnen meten.
Dat is het soort snelheid dat de makers van mobiele telefoons en andere radiofrequentie-communicators zal interesseren.
Voor die tijd zullen natuurlijk verschillende problemen moeten worden gladgestreken. Niet in de laatste plaats is het maken van grafeen trampolines op bestelling. Xu en co hebben die van hen met een pincet. Dat volstaat niet voor elke vorm van massaproductie.
Dan is er nog het koelprobleem. Het nieuwe apparaat werkt op 77K, dus de bedrijfstemperatuur moet worden verhoogd voordat het in consumentenapparaten kan worden gebruikt. Geen van beide problemen lijken echter showstoppers.
Natuurkundigen weten al een decennium of zo over de verbazingwekkende eigenschappen van grafeen. Ze hebben zelfs voorspeld dat het de wereld van de micro-elektronica stormenderhand zal veroveren. Wat niemand echt op prijs stelde, was hoe snel dit zou gebeuren. Nu komen we erachter.
Referentie: arxiv.org/abs/1012.4415 : Radiofrequentie elektrische transductie van grafeen mechanische resonatoren