GSM, UMTS, LTE, Wifi, Bluetooth, por nombrar solo algunos de los estándares inalámbricos que se han convertido en una parte natural de las comunicaciones móviles en la actualidad. Para todos estos estándares inalámbricos, El procesamiento de señales no se puede realizar sin el filtrado de frecuencias. Los resonadores piezoeléctricos microacústicos son la tecnología dominante en el mercado para este propósito. La teoría predice excelentes características de oscilación para estos resonadores, si el electrodo utilizado para la excitación de la oscilación se vuelve muy ligero. Y el electrodo más ligero imaginable es el grafeno conductor de electricidad.

"Los electrodos metálicos, de uso común hoy en día, amortiguar la oscilación de los resonadores a través de su masa - similar a la cubierta de fieltro en una cuerda de piano - y por lo tanto reducir la precisión de la separación de la señal en los filtros de paso de banda. Si bien los electrodos metálicos no se pueden adelgazar arbitrariamente para reducir su masa y, por lo tanto, su amortiguación, el grafeno sigue siendo conductor incluso como un electrodo atómicamente delgado. ", explica el Dr. René Hoffmann, jefe de investigación sobre grafeno en Fraunhofer IAF. Con electrodos de grafeno tan delgados, los factores de calidad mecánicos se acercan al ideal teórico. Si las características de oscilación de los resonadores piezoeléctricos pueden mejorarse con éxito y si se logran factores de acoplamiento más altos, aumentará tanto la precisión de separación de señales como la eficiencia energética de los filtros. Aquí, el desafío en cuestión es conectar los electrodos de grafeno casi sin masa con los componentes de comunicación móvil utilizados actualmente basados ​​en nitruro de aluminio piezoeléctrico.

Tecnologías de deposición de grafeno compatibles con la industria

Como uno de los socios de Graphene Flagship, la mayor iniciativa de financiación en la historia de la Unión Europea, Fraunhofer IAF está trabajando en el desarrollo de una tecnología eficiente para la deposición de grafeno y la transferencia de grafeno sobre nitruro de aluminio. Por sorprendente que pueda ser poder fabricar y procesar el grafeno como un material atómicamente delgado, es igualmente difícil hacerlo a escala industrial. Muchas de las posibles aplicaciones del grafeno aún no han tenido éxito ya que la producción del material aún es demasiado compleja. Por eso, El desarrollo de tecnologías económicas de fabricación y procesamiento es esencial para el uso de las excelentes propiedades teóricas del grafeno en la práctica.

Un enfoque prometedor para la realización de la deposición de grafeno en tamaños de sustrato típicos para la industria de semiconductores se puede encontrar en la deposición de vapor químico. Aquí, una superficie de catalizador como el cobre se calienta a casi 1000 ° C hasta que el gas que contiene carbono se descompone en la superficie caliente y se reorganiza en grafeno. En el futuro, Se supone que este método se desarrollará aún más en una tecnología compatible para aplicaciones industriales, para integrar directamente el grafeno en los filtros de paso de banda existentes basados ​​en niruro de aluminio.

Acerca del buque insignia de grafeno

Además de Fraunhofer IAF, otros dos Institutos Fraunhofer están a bordo del Graphene Flagship, que incluye 142 organizaciones de 23 países:el Instituto Fraunhofer de Investigación de Sistemas e Innovación ISI, así como el Instituto Fraunhofer de Tecnología Química ICT. Los investigadores de Fraunhofer ICT están trabajando en un método de producción de grafeno a gran escala y rentable, en forma de copos de grafeno. Los expertos en grafeno del Fraunhofer ISI, por otra parte, Desarrollar hojas de ruta estratégicas de tecnología y aplicaciones para todos los socios del consorcio y toda la comunidad del grafeno. Las hojas de ruta sirven para la evaluación mejorada de importantes unidades impulsoras de grafeno para los continuos desarrollos del grafeno, así como los campos de aplicación en el futuro. Adicionalmente, Dr. Thomas Reiß, director del Centro de Competencia de Nuevas Tecnologías de Fraunhofer ISI, fue elegido miembro de la Junta Ejecutiva de Graphene Flagship.

Para hacer que el grafeno sea accesible para el mercado europeo, la Unión Europea promueve las universidades, instituciones de investigación y empresas con un presupuesto global de financiación de mil millones de euros. (graphene-flagship.eu/ "target =" _ blank "> graphene-flagship.eu/)