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100可用于太赫兹无线通信

发布时间:2020-06-28 13:14:45 阅读: 来源:输送带厂家

美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员公布了一项研究成果:用石墨烯制作的天线非常适于利用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波,即“太赫兹波”的无线通信。于是,制作用一般金属天线无法实现的约1m长太赫兹无线模块就有了实现的可能。

佐治亚理工学院设想的石墨烯天线示意图。使用长1m、宽10nm~100nm的石墨烯带。

无线通信天线的尺寸一般需要与所用无线电波(电磁波)的波长同等。如,无线LAN利用的2.4GHz频带的电波为数cm,毫米波为数mm。实际上,天线因使用高介电率材料等而小型化有所进展,但即便如此也只能小型化至波长的1/10左右。

太赫兹波的波长为100m左右,因此天线及无线模块的小型化极限也约为100m长。如果想使无线模块小型化至1m以下,就需要使用超过100THz或更高频率的红外线及可视光线作为无线的载波。而这种技术难度很大,凭借目前的无线路线技术无望实现。

然而,据佐治亚理工学院教授Ian Akyildiz等介绍,若天线用石墨烯来制作,则其1/100的1m长度可实现与大约100m长的金属天线同等的性能,这一点已由数值分析所证实。其原因大致有两点:一是石墨烯会发生表面等离极化激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)现象,材料表面的电子与光子会发生共振,有一种扩大效应的功能。另一点是,由于石墨烯的特殊能带结构形成特殊导电性,即使是更长波长的电波,也会在石墨烯上产生共振。

据称,佐治亚理工学院的研究人员目前正在试制不只是天线,甚至连无线线路也使用石墨烯晶体管的无线模块。“将来手机等终端等上配备数百~数千个石墨烯太赫兹无线模块,可实现传输速度为1Tbit/秒左右的超高速无线通信”(Akyildiz)。

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