Antena de grafeno - Graphene antenna

Uma antena de grafeno é uma proposta de antena de alta frequência baseada em grafeno , um cristal de carbono bidimensional com um átomo de espessura, que aumentaria as comunicações de rádio. A estrutura única do grafeno permitiria esses aprimoramentos. Em última análise, a escolha do grafeno para base dessa nanantena se deu em função do comportamento dos elétrons. Isso está sendo pesquisado e o grafeno parece ser uma base viável para antenas.

Antena

Seria inviável simplesmente reduzir as antenas metálicas tradicionais para nano tamanhos, porque elas exigiriam frequências tremendamente altas para operar. Conseqüentemente, seria necessária muita energia para operá-los. Além disso, os elétrons nesses metais tradicionais não são muito móveis em nano tamanhos e as ondas eletromagnéticas necessárias não se formariam. No entanto, essas limitações não seriam um problema com os recursos exclusivos do grafeno. Um floco de grafeno tem o potencial de conter uma série de eletrodos de metal. Conseqüentemente, seria possível desenvolver uma antena a partir deste material.

Comportamento do elétron

O grafeno tem uma estrutura única, em que os elétrons são capazes de se mover com resistência mínima. Isso permite que a eletricidade se mova a uma velocidade muito mais rápida do que no metal, que é usado para as antenas atuais. Além disso, à medida que os elétrons oscilam, eles criam uma onda eletromagnética no topo da camada de grafeno, conhecida como onda de polariton de plasma de superfície . Isso permitiria que a antena operasse na extremidade inferior da frequência terahertz, que seria mais eficiente do que as atuais antenas baseadas em cobre. Em última análise, os pesquisadores imaginam que o grafeno será capaz de romper as limitações das antenas atuais.

Propriedades

Foi estimado que velocidades de até terabits por segundo podem ser alcançadas usando tal dispositivo. Antenas tradicionais exigiriam frequências muito altas para operar em nanoescalas, tornando-se uma opção inviável. No entanto, o movimento único mais lento dos elétrons no grafeno permitiria que ele operasse em frequências mais baixas, tornando-o uma opção viável para uma antena de tamanho nano.

Projetos

Laboratório Nacional Oak Ridge

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia descobriram uma maneira única de criar uma antena atômica. Duas folhas de grafeno podem ser conectadas por um fio de silício com aproximadamente 0,1 nanômetro de diâmetro. Isso é aproximadamente 100 vezes menor do que os atuais fios de metal, que só podem ser reduzidos a 50 nanômetros. Este fio de silício, no entanto, é um dispositivo plasmótico , que permitiria a formação de ondas de polariton de plasmon de superfície necessárias para operar esta nano antena.

Samsung

A Samsung financiou US $ 120.000 para pesquisas sobre a antena de grafeno para uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade Politécnica da Catalunha . A pesquisa mostrou que o grafeno é um material viável para fazer nanoantenas. Eles simularam como os elétrons se comportariam e confirmaram que as ondas de polariton de plasmon de superfície devem se formar. Essa onda é essencial para que a antena de grafeno opere na extremidade inferior da faixa de terahertz, tornando-a mais eficiente do que os designs de antenas tradicionais. Os pesquisadores estão atualmente trabalhando na implementação de suas pesquisas e encontrando uma maneira de propagar as ondas eletromagnéticas necessárias para operar a antena. Suas descobertas foram publicadas no IEEE Journal on Selected Areas in Communications.

Universidade de Manchester

Uma colaboração entre a Universidade de Manchester e um parceiro industrial desenvolveu uma nova maneira de fabricar antenas de grafeno para identificação por radiofrequência . As antenas são baseadas em papel, flexíveis e ecológicas. Suas descobertas foram publicadas na Applied Physics Letters e estão sendo comercializadas pela Graphene Security.

Veja também

Referências

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