Onderzoekers van het UC Riverside Bourns College of Engineering hebben een versterker gemaakt van grafeen gebouwd en met succes getest die zou kunnen leiden tot efficiëntere circuits in elektronische chips, zoals die worden gebruikt in Bluetooth-headsets en tolheffingsapparaten in auto's.

grafeen, een enkel atoom dik koolstofkristal, werd voor het eerst geïsoleerd in 2004 door Andre Geim en Konstantin Novoselov, die deze maand de Nobelprijs voor natuurkunde won voor dat werk. Grafeen heeft veel buitengewone eigenschappen, inclusief superieure elektrische en warmtegeleiding, mechanische sterkte en unieke optische absorptie.

De demonstratie bij UCR van de grafeenversterker met signaalverwerkingsfuncties is een grote stap voorwaarts in grafeentechnologie omdat het een overgang is van individuele grafeenapparaten naar grafeencircuits en chips, zei Alexander Balandin, hoogleraar elektrotechniek, die het werk uitvoerde samen met een afgestudeerde student en onderzoekers van Rice University.

De triple-mode versterker op basis van grafeen heeft voordelen ten opzichte van versterkers die zijn opgebouwd uit conventionele halfgeleiders, zoals silicium, zei Balandin, die ook voorzitter is van het UC Riverside Materials Science and Engineering-programma. De grafeenversterker onthult een grotere functionaliteit en een hogere snelheid vanwege de elektrische ambipolariteit van grafeen (stroomgeleiding door negatieve en positieve ladingen).

Het kan worden geschakeld tussen verschillende bedrijfsmodi door een eenvoudige verandering van de aangelegde spanning. Deze eigenschappen zullen naar verwachting resulteren in eenvoudigere en kleinere chips, een snellere systeemrespons en minder stroomverbruik.

De experimentele demonstratie van de functionaliteit van de grafeenversterker werd vorige week gerapporteerd in het tijdschrift ACS Nano .

De fabricage en experimentele testen werden uitgevoerd in Balandin's Nano-Device Laboratory. De co-auteurs van het artikel zijn Guanxiong Liu, een van Balandins afgestudeerde studenten, Kartik Mohanram, een assistent-professor aan de Rice University, en Xuebei Yan, een van Mohanram's afgestudeerde studenten.

De onderzoekers van Rice University ontwierpen de versterker en het testprotocol. Liu bouwde het apparaat in de cleanroom van UCR. Liu en Yan testten vervolgens de versterker in het lab van Balandin.

De triple-mode versterker kan tijdens bedrijf op elk moment worden opgeladen in de drie modi:positief, negatief of beide. Door deze drie modi te combineren, de onderzoekers hebben aangetoond dat de versterker de modulatie kan bereiken die nodig is voor phase shift keying en frequency shift keying, die veel worden gebruikt in draadloze en audiotoepassingen.

Deze toepassingen omvatten:Bluetooth-headsets voor mobiele telefoons; radiofrequentie-identificatie (RFID), die wordt gebruikt in draadloze producten, inclusief tolheffingsapparatuur in auto's, kaarten die worden gebruikt om te betalen voor het openbaar vervoer en identificatielabels op dieren; en ZigBee, een communicatieprotocol dat wordt gebruikt in apparaten zoals draadloze lichtschakelaars met lampen en elektriciteitsmeters met in-home-display.