Grafeen en koolstofnanobuizen kunnen de elektronica die wordt gebruikt in computers en mobiele telefoons verbeteren, onthult nieuw onderzoek van de Universiteit van Göteborg, Zweden.

Koolstofnanobuisjes en grafeen bestaan ​​beide uit koolstof en hebben unieke eigenschappen. Grafeen bestaat uit een atoomdikke laag koolstofatomen, terwijl koolstofnanobuisjes kunnen worden vergeleken met een grafeenvel dat is opgerold om een ​​buis te vormen.

"Als je een grafeenvel van begin tot eind uitrekt, kan de dunne laag oscilleren met een basisfrequentie van een miljard keer per seconde, ", zegt onderzoeker Anders Nordenfelt. "Dit is hetzelfde frequentiebereik dat door radio's wordt gebruikt, mobiele telefoons en computers."

Mogelijk om DNA-moleculen te wegen

Het is te hopen dat de beperkte omvang en het beperkte gewicht van deze nieuwe koolstofmaterialen zowel de omvang als het stroomverbruik van onze elektronische schakelingen verder kunnen verminderen.

Naast nieuwe toepassingen in de elektronica, Er wordt onderzocht hoe grafeen kan worden gebruikt om extreem kleine objecten zoals DNA-moleculen te wegen.

Zelfoscillerende nanodraden

Door de hoge mechanische resonantiefrequenties kunnen koolstofnanobuisjes en grafeen radiosignalen opvangen.

"De vraag is of ze ook kunnen worden gebruikt om dit soort signalen op een gecontroleerde en effectieve manier te produceren, ", zegt Anders Nordenfelt. "Dit veronderstelt dat ze zelf niet worden aangedreven door een oscillerend signaal dat, beurtelings, moet worden geproduceerd door iets anders."

In zijn onderzoek voerde Anders Nordenfelt een wiskundige analyse uit om aan te tonen dat het mogelijk is om de nanodraad te verbinden met een vrij eenvoudig elektronisch circuit, en tegelijkertijd een magnetisch veld aan te leggen en zo de nanodraad mechanisch te laten oscilleren.

"Tegelijk zetten we een gelijkstroom om in een wisselstroom met dezelfde frequentie als de mechanische trilling, ", zegt Anders Nordenfelt.

Harmonischen – een manier om nog hogere frequenties te bereiken

Naast hun eigen keynote, alle mechanische snaren hebben harmonischen die, bijvoorbeeld, verschillende muziekinstrumenten hun eigen specifieke klank geven.

"Een onverwacht en zeer interessant resultaat is dat de methode die ik heb voorgesteld, kan worden gebruikt om de nanodraad zelf te laten oscilleren in een van zijn harmonischen, " zegt Anders Nordenfelt. "Je kunt de harmonische veranderen door de grootte van een of meer elektronische componenten te veranderen."

In principe, er zijn een oneindig aantal harmonischen met onbeperkte hoge frequenties, maar er zijn praktische beperkingen.

Een lang gekoesterde onderzoeksdroom is om signalen te produceren in het terahertz-bereik, met biljoenen trillingen per seconde.

Dit gebied is bijzonder interessant omdat het op de grens ligt tussen microgolven en infraroodstraling die, daten, is het onderwerp van relatief weinig onderzoek geweest. Het is een gebied dat te snel is geweest voor elektronische circuits, maar te traag voor optische circuits.

"We kunnen deze echt hoge frequenties niet krijgen met mijn methode zoals de zaken er nu voor staan, maar het zou iets voor de toekomst kunnen zijn, ", zegt Anders Nordenfelt.