研究人员开发出石墨烯太赫兹材料

德国和西班牙的研究小组开发出一种基于石墨烯的新型材料,可以有效产生太赫兹脉冲。太赫兹脉冲在电磁频谱中位于红外线和微波之间,具有巨大的未来技术发展潜力,借助这项技术可以实现极快的移动通信连接和无线网络(如5G网络)。目前,从千兆赫兹脉冲(4G网络)发展到太赫兹脉冲的主要瓶颈是频率转换效率不足的问题,而这种新型材料可以作为倍频器,有望比其他材料更有效地产生太赫兹脉冲。研究人员在ACS Nano上发表了研究成果。

该材料使用石墨烯薄片形成具有层状结构的基体,外层涂有金薄膜,两种材料之间为氧化铝薄膜(通过气相沉积技术获得,可以起到绝缘作用)。石墨烯在此前的研究中已经被证明可以用于充当倍频器,而表面涂上金薄膜后,所需要的输入信号功率更低,更具实际应用价值。研究人员表示,这种新型材料的倍频次数可以达到七至九倍,与当前的半导体技术完全兼容,并有望用于5G(甚至6G)网络。

这提供了非常有趣的前景,因为直到现在,科学家们仍需要大型,复杂的设备(例如加速器或大型激光器)来产生太赫兹波。由于采用了新材料,也可能仅通过电输入信号即可实现从千兆赫兹到太赫兹的跨越。这种基于石墨烯的超材料将与当前的半导体技术完全兼容。

这项技术的潜在应用可能是巨大的:由于太赫兹波具有比当今使用的千兆赫兹移动通信频率更高的频率,因此它们可用于传输更多的无线数据。但是,太赫兹范围也受到其他领域的关注,例如,从工业中的质量控制和机场的安全扫描仪到材料研究中的各种科学应用。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

研究人员开发出石墨烯太赫兹材料
超薄金薄片大幅放大了底层石墨烯层中传入的太赫兹脉冲(红色),实现了高效的频率倍增。

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