Применение графена позволило создать самый маленький в мире радиопередатчик FM-диапазона
Графеновый радиопередатчик, созданный группой Джеймса Хона, на самом деле является не чисто электронным устройством, таким, как графеновые транзисторы, над созданием которых трудятся многочисленные коллективы ученых в разных уголках земного шара. Это является движущимся и вибрирующим электромеханическим устройством, которое является первым из вида компактных графеновых наноэлектромеханических систем (nanoelectromechanical systems, NEMS) нового поколения, которые легче встраивать прямо на кристаллы электронных микросхем, нежели кремниевые микроэлектромеханические системы и кварцевые резонаторы, используемые сегодня для передачи, приема и фильтрации радиосигналов в смартфонах и других электронных устройствах.
Создавая свой графеновый FM-передатчик, ученые прикрепили полосы графена, длиной от 2 до 4 микрометров, немного выше металлического электрода. Подав на этот электрод электрическое напряжение, они притянули графеновую полосу к электроду. Получившееся в результате этого механическое напряжение изменило резонансную частоту полосы, подобно тому, как изменяется частота гитарной струны при ее натяжении. Подав на управляющий электрод электрический сигнал с определенными характеристиками, ученые добились того, что графеновое устройство тало излучать в окружающее пространство частотно-модулированные радиоволны FM-диапазона.
Для демонстрации работоспособности технологии ученые подключили графеновый передатчик к аудио-выходу iPhone и настроили параметры передачи на середину FM-диапазона, на частоту 100 МГц. Передаваемый сигнал был принят обычным карманным приемником, в звуке которого без труда можно распознать популярную песню "Gangnam Style".
Не трудно заметить, что в передаваемом сигнале содержится множество искажений, помех и посторонних шумов. В большей части это объясняется тем, что графеновый генератор крайне чувствителен к любым внешним электрическим шумам, крайне малое изменение напряжения на управляющем электроде передатчика приводит к резким изменениям частоты модуляции. Проводя демонстрацию работы графенового передатчика, ученые совершенно не применяли электрических экранов и других методов защиты от помех, их основной целью была проверка работоспособности созданной ими системы в целом.
Следующими шагами, которые намерены осуществить ученые, будут шаги, направленные на некоторое улучшение разработанного ими графенового миниатюрного радиопередатчика и разработка технологий, которые позволят встраивать такие передатчики прямо в структуру чипов электронных микросхем.
