Американские ученые воспользовались особыми свойствами графена (механической прочностью и отличной электропроводимостью и создали наномеханическую систему, способную порождать FM-сигналы: по сути, самое маленькое FM-радио в мире. “Почему значима эта работа? Это первый этап на пути к созданию сверхтонких мобильных телефонов, а также обработке беспроводных сигналов нового типа. Наши устройства куда меньше, чем любые другие источники радиосигналов. Их можно поместить на тот же чип, что используется для обработки данных”, – рассказывает профессор Джейсм Хоун (James Hone) из Колумбийского университета (Нью-Йорк).
Графен (слой атомов углерода толщиной в один атом) – самый прочный из известных человечеству материалов, а его электротехнические свойства превосходят кремний – основной материал современной электроники. Сочетание этих свойств и делает графен идеальным сырьем для наноэлектромеханических систем (НЭМС).
Инженеры взяли на вооружение механическую “растягиваемость” графена для настройки выходной частоты своего излучателя – получилась наномеханический вариант управляемого напряжением генератора (ГУН). С помощью ГУНа легко создать частотно-модулируемый (FM) сигнал.
Группа из Колумбийского университета соорудила НЭМС с частотой около 100 мегагерц – это как раз посередине FM-радио диапазона (87,7-108 МГц). Они использовали низкочастотные музыкальные сигналы (как чистые тоны, так и песенки из айфона) для модулирования сто-мегагерцовых несущий сигналов из графена, а затем “поймали” эту музыку обычным радиоприемником.
Хотя графеновые НЭМС не должны заменить обычные радиопередатчики, они безусловно найдут себе применение в обработке беспроводных сигналов. “Благодая беспрерывному уменьшению электрических схем – закону Мура – у современных сотовых телефонов вычислительных мощностей больше. чем у компьютеров тридцатилетней давности, занимавших целые комнаты. Однако некоторые устройства (особенно участвующие в создании и обработке радиочастотных сигналов), миниатюризировать гораздо сложнее. Эти “внекристалльные” компоненты занимают очень много места и потребляют много электричества. Вдобавок частоту этих элементов настроить нелегко, из-за чего покрытия всего диапазона частот требуется много экземпляров”, – объясняет коллега Хоуна профессор Кеннет Шепард (Kenneth Shepard).
Графеновые НЭМС решают обе эти проблемы: они очень компактны, легко интегрируются с другими типами электронных устройств, а частоту их можно настроить по очень широкому диапазону благодаря колоссальной механической прочности графена.
Сейчас группа Хоуна и Шепарда занимается снижением уровня помех своих графеновых излучателей, а также встраивают графеновые НЭМС в интегральные микросхемы из кремния (для еще большей миниатюризации излучателей).