Al utilizar ondas de terahercios en la electrónica, el tráfico de datos futuro puede recibir un gran impulso. Hasta aquí, la frecuencia de terahercios (THz) no se ha aplicado de manera óptima a la transmisión de datos, pero al usar grafeno, Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers se han acercado un paso más a un posible cambio de paradigma para la industria electrónica.

Más de 60 jóvenes investigadores de todo el mundo aprenderán más sobre este y otros temas a medida que se reúnan fuera de Gotemburgo. Suecia, para participar en el estudio de grafeno de la escuela de verano de esta semana, organizado por Graphene Flagship.

Es la iniciativa de investigación más grande de la historia de la UE, el buque insignia de grafeno, coordinado por Chalmers, quien organiza la escuela esta semana, 25-30 de junio de 2017. Este año se celebra en Suecia con foco en aplicaciones electrónicas del material bidimensional con el extraordinario eléctrico, óptico, propiedades mecánicas y térmicas que lo convierten en una opción más eficiente que el silicio en aplicaciones electrónicas. Andrei Vorobiev es investigador en el Departamento de Micro Tecnología y Nanociencia de Chalmers, así como uno de los muchos expertos líderes que imparten conferencias en Graphene Study y explica por qué el grafeno es adecuado para desarrollar dispositivos que operan en el rango de THz:

"Una de las características especiales del grafeno es que los electrones se mueven mucho más rápido que en la mayoría de los semiconductores que se utilizan en la actualidad. Gracias a esto podemos acceder a las altas frecuencias (100-1000 veces más altas que los gigahercios) que constituyen el rango de los terahercios. La comunicación de datos tiene entonces la potencial de llegar a ser hasta diez veces más rápido y puede transmitir cantidades de datos mucho mayores de lo que es posible actualmente ", dice Andrei Vorobiev, investigador senior de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Los investigadores de Chalmers son los primeros en demostrar que los dispositivos de transistores basados ​​en grafeno podrían recibir y convertir ondas de terahercios. una longitud de onda ubicada entre las microondas y la luz infrarroja, y los resultados fueron publicados en la revista Transacciones IEEE sobre teoría y técnicas de microondas . Un ejemplo de estos dispositivos es un mezclador resistivo subarmónico de 200 GHz basado en un transistor de grafeno CVD integrado en silicio que podría usarse en enlaces de comunicación inalámbrica de alta velocidad.

Otro ejemplo, aprovechando la combinación única de grafeno de flexibilidad y alta velocidad del portador, es un detector de potencia basado en un transistor de grafeno integrado en sustratos poliméricos flexibles. Las aplicaciones interesantes para un detector de potencia de este tipo incluyen sensores THz portátiles para el cuidado de la salud y matrices de detectores THz flexibles para imágenes interferométricas de alta resolución que se utilizarán en imágenes biomédicas y de seguridad. control de proceso remoto, inspección de materiales y perfilado e inspección de embalajes.

"Los análisis muestran que las matrices de detectores de imágenes flexibles son un área en la que las aplicaciones de grafeno en THz tienen un potencial de impacto muy alto. Un ejemplo de dónde podría usarse esto es en el escaneo de seguridad en los aeropuertos. Debido a que el escáner de terahercios basado en grafeno es flexible" Obtendrá una resolución mucho mejor y podrá recuperar más información que si la superficie del escáner fuera plana, "dice Vorobiev.

Pero a pesar del progreso, Queda mucho trabajo por hacer antes de que los productos electrónicos finales lleguen al mercado. Andrei Vorobiev y sus colegas ahora están trabajando para reemplazar la base de silicio sobre la que está montado el grafeno. que limita el rendimiento del grafeno, con otros materiales bidimensionales que, de lo contrario, puede mejorar aún más el efecto. Y Vorobiev espera poder inspirar a los estudiantes que participan en Graphene Study para alcanzar nuevos avances científicos.

"En los últimos cincuenta años, todo el desarrollo electrónico ha seguido la ley de Moore, lo que dice que cada año se aplicarán más y más funciones en superficies cada vez más pequeñas. Ahora parece que hemos llegado al límite físico de cuán pequeños pueden llegar a ser los circuitos electrónicos y necesitamos encontrar otro principio para el desarrollo. Los nuevos materiales pueden ser una solución y la investigación sobre el grafeno está mostrando resultados positivos. Trabajar con la investigación relacionada con el grafeno consiste en abrir nuevos caminos que implican muchos desafíos difíciles, pero eventualmente nuestro trabajo puede revolucionar el futuro de la comunicación y eso es lo que lo hace tan emocionante, "dice Andrei Vorobiev, investigador senior de la Universidad Tecnológica de Chalmers.