JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Grafeenia pidetään lupaavana ehdokkaana tulevaisuuden nanoelektroniikalle. Teoriassa sen pitäisi mahdollistaa kellotaajuudet, jotka ovat jopa tuhat kertaa nopeampia kuin nykyisellä piielektroniikalla. Nyt tutkijat ovat osoittaneet, että grafeeni voi muuntaa elektroniset signaalit gigahertsien alueelta erittäin tehokkaasti terahertsien taajuuksille.

Tutkijat Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorfin (HZDR) ja Duisburg-Essenin yliopistosta ovat yhdessä Max Planck –instituutin tutkijoiden kanssa osoittaneet ensimmäistä kertaa, että grafeeni voi todella muuntaa elektroniset signaalit gigahertsien alueelta erittäin tehokkaasti terahertsien taajuuksille.

Teoria on pitkään ennustanut, että grafeeni voi olla erittäin tehokas "epälineaarinen" elektroninen materiaali. Tällainen materiaali pystyy tehokkaasti muuntamaan sovitetun oskilloivan sähkömagneettisen kentän kenttiin, joilla on paljon suurempi taajuus. Kokeelliset yritykset todistaa tämä vaikutus grafeeniin viimeisten kymmenen vuoden aikana eivät kuitenkaan ole onnistuneet.

Tutkijat onnistuivat nyt moninkertaistamaan taajuuden yksikerroksisessa grafeenissa käyttäen HZDR:n uutta terahertsien TELBE-säteilylähdettä.

Kauan odotettu kokeellinen todiste terahertsien harmonisesta generoinnista onnistui grafeenissa, joka sisältää monia vapaita elektroneja. Kun vapaita elektroneja viritetään värähtelevällä sähkökentällä ne jakavat energiansa hyvin nopeasti grafeenin muiden elektronien kanssa. Reagoidessaan nämä aiheuttavat erityisen nopeita ja voimakkaita muutoksia grafeenin johtokykyyn.

Tutkijoiden mukaan kolmannen, viidennen ja seitsemännen harmonisen taajuuden generoinnin tehokkuutta kuvaavat epälineaariset kertoimet olivat grafeenilla poikkeuksellisen korkeita. Grafeeni on siis mahdollisesti elektroninen materiaali, jolla on tähän mennessä tunnetuin vahva epälineaarisuus.

Pallohiilen eli fullereenin löytäminen hämmästytti ja ilahdutti kemistejä 1980-luvulla, nanoputket fyysikoita 1990-luvulla ja grafeeni materiaalitutkijoita 2000-luvulla. Mutta yksi nanomittakaavan hiilirakenne eli negatiivisesti kaareva pinta nimeltä schwarzite on väistellyt tutkijoita.

Nyt Berkelyn yliopiston kemistit ovat osoittaneet, että Etelä-Koreassa ja Japanissa viime aikoina syntyneet hiilirakenteet ovat itse asiassa pitkään etsittyjä schwarziitteja. Tutkijat ennustavat niillä olevan ainutlaatuisia sähköisiä ja varastoivia ominaisuuksia, kuten jo löydetyissä nanotason hiilirakenteissa.

Uudet rakenteet rakennettiin zeoliittihuokosten sisälle, jossa ne muodostavat topologisesti minimaalisia pintoja. Teoreettisen työn pohjalta kemistit ovat ennustelleet, että schwarziiteilla on ainutlaatuiset elektroniset, magneettiset ja optiset ominaisuudet, jotka tekevät ne käyttökelpoisiksi superkondensaattoreissa, akkuelektrodeissa ja katalysaattoreissa. Lisäksi niiden suuret sisäiset tilat soveltuvat kaasun varastointiin ja erotteluun.

Veijo Hänninen
14.9.2018

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 biljoonaa eli 1200 miljardia digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

Ledivalon himmennys käy kätevästi mikro-ohjaimella

Mikro-ohjaimeen perustuvan himmentimen avulla voi rakentaa energiatehokkaan hakkurimuotoisen LED-ajurin. Hyvällä hyötysuhteella toimiva ajuri kykenee ohjaamaan useita lediketjuja samanaikaisesti. Näin voidaan parantaa valaistusjärjestelmän suorituskykyä, pidentää ledivalojen elinikää ja lisätä järjestelmän älykkyyttä.

Lue lisää...
 
ETN_fi First truly black solar modules roll off industrial production line @AaltoUniversity https://t.co/ym11lOA2lL
ETN_fi Telian toimitusjohtaja: 5G-datassa kokeillaan uusia hintamalleja https://t.co/we8ryxGl4D @teliafinland
ETN_fi Nova 3 myyntiin Suomessa: Huawei tuo nyt tekoälyn massoille @HuaweiMobileFI https://t.co/uwv9v16tIF
ETN_fi Suomalainen kiihtyvyysanturi elää ja voi hyvin. Murata Electronics laajentaa Vantaalla: jopa 200 uutta työpaikkaa.… https://t.co/K9xs1ZcMQG
 
 

ny template