Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Уникальные свойства графена откроют новую эру сверхбыстрых и эффективных телекоммуникаций

Уникальные свойства графена откроют новую эру сверхбыстрых и эффективных телекоммуникаций
Перспективное оптоэлектронное направление исследований в области телекоммуникаций, которое позволит создать в будущем сверхбыстрые информационные сети и вычислительные устройства, связано с изучением свойств новейших и уникальных материалов, одним из которых является графен.


Новое исследование, проведенное в Школе инженерных и прикладных наук Колумбийского университета (The Fu Foundation Schools of Engineering and Applied Science of the Columbia University in the New-York City), раскрывает замечательные оптические нелинейные свойства графена, которые можно будет использовать в различных оптических телекоммуникационных сетях и фотонных интегрированных системах с низким энергопотреблением. При помощи небольшой пластины графена толщиной всего в один атом углерода ученые трансформировали изначально пассивное устройство в активное, которое оказалось способным генерировать микроволновые фотонные сигналы и производить параметрические преобразования телекоммуникационных волн сверхмалой длины.

 

Изображение графена, полученное методом электронной микроскопии

 

«Нам удалось зарегистрировать и объяснить сильную нелинейную реакцию (отклик) графена, который является ключевым компонентом в новом гибридном устройстве», - говорит Тинджей Гу (Tingyi Gu), главный автор исследования и кандидат на звание доктора философии по направлению электронной инженерии. «Демонстрацию высокой энерго-эффективности этого графено-кремниевого гибридного фотонного чипа можно назвать важным шагом на пути к созданию оптических вычислительных элементов, которые крайне необходимы для значительно более быстрых телекоммуникационных систем. К тому же, было очень интересно изучать «магию» удивительных возможностей графена и наблюдать за тем, как использование этого материала увеличивает оптическую нелинейность – очень нужное для будущих цифровых систем и памяти свойство».

Научная работа, проходившая под руководством Чи Вей Вонга (Chee Wei Wong), профессора инженерной механики, директора Центра объединенных наук, инженерии и физики твердых тел, была опубликована на сайте Nature Photonics в разделе Advance Online Publication 15 июля, печатный вариант появится в августе.

Команда исследователей из Школы инженерных и прикладных наук, а также из Института микроэлектроники в Сингапуре занимается изысканиями в области оптической физики, материаловедения и физики устройств с целью развития  оптоэлектронных технологий нового поколения.

Ученые из этой международной группы сконструировали графено-кремниевое устройство, оптическая нелинейность которого позволяет системным параметрам (вроде коэффициента пропускания и преобразования длины волны) меняться вместе с уровнем входящего сигнала. Исследователи также установили, что, инициируя оптически электронный и термический отклик  в кремниевом чипе,  можно интегрировать несущую радиочастоту в передаваемый лазерный луч и контролировать процесс модуляции (изменения несущего волнового сигнала), корректируя интенсивность лазерного излучения или его цвета. Чередуя разные оптические частоты для подстройки радиочастоты, ученые выяснили, что новый гибридный чип осуществляет радиочастотную генерацию при резонансном факторе (resonant quality factor) в 50 раз меньше по сравнению с тем, которого на момент новых исследований смогли достичь другие ученые,  работавшие с кремнием.

 

Системы оптической обработки информации со сверхнизким потреблением энергии будут основаны на графеновых структурах, размещенных на кремниевых фотонных кристаллических наномембранах

 

«Нам посчастливилось наблюдать четырех-волновое смешивание в графено-кремниевых фотонных кристаллических «нановпадинах», - поясняет профессор Вонг. «В результате получилось сгенерировать новые оптические частоты с помощью нелинейного смешивания двух электромагнитных полей, задействовав для этого существенно меньшие энергии, таким образом снижается количество энергии на бит информации. Новая гибридная структура может служить в качестве платформы для полностью оптических систем обработки данных в компактном формате в фотонных контурах (по аналогии с электрическими цепями)».

Профессор Вонг благодарит своих выдающихся студентов за ту работу, которую они проделали в рамках исследования, и добавляет: “Мы рады, что нам повезло с возможностью скомбинировать оптическую нелинейность графена с фотонным контуром, размер которого укладывается в требования к современным микросхемам, с целью генерации микроволновых фотонных сигналов нового качества».До недавнего времени ученые могли работать только с отдельными микроскопическими кристаллами графена, что заметно ограничивало направления исследований. «Удачная реализация синтеза крупных пластин графена откроет путь к  коммерческому производству продукции на основе уже хорошо себя зарекомендовавших графеновых технологий», - отмечает Джеймс Хоун (James Hone), адъюнкт-профессор инженерной механики и руководитель команды, которая снабжала группу из Колумбийского университета высококачественным графеном. «Но в то же время, в крупных графеновых компонентах нуждаются ученые, занимающиеся как созданием принципиально новых устройств, так и фундаментальными исследованиями, связанными с этим уникальным материалом. Открытие наших коллег – это великолепный пример того, как можно совместить оба этих направления: использование крупных графеновых пластин позволило создать оптоэлектронные устройства, которые теперь пригодятся для выяснения природы пока еще новых для нас физических явлений».

 

Сверхбыстрые оптоэлектронные сети будущего поколения откроют новую эру в сфере телекоммуникаций

 

Комментируя открытие, Шианг Жанг (Xiang Zhang), директор Центра нанотехнологий в Калифорнийского университета в  Беркли (Еру Nanoscale Science and Engineering Center at the University of California at Berkeley), хвалит коллег и поясняет, что «это новое исследование, направленное на интеграцию графена с кремниевыми фотонными кристаллами, представляет большую ценность. Похоже, найден многообещающий метод создания будущих оптических систем связи с крайне низким энергопотреблением – и все благодаря столь тщательному изучению явления нелинейного отклика графена в кремниевой фотонике, показанному этой научной работе».

«Графен считается весьма полезным для электроники материалом, поскольку  электроны, обладающие высокой эффективностью в плане соотношения «масса/энергия», способны перемещаться в слое графена толщиной в один атом», - рассказывает Филипп Ким (Philip Kim), профессор физики из Колумбийского университета, один из пионеров исследования графена, ученый, открывший явление сверхпроводимости этого материала при низких температурах. «А новая работа ученых из нашего Университета дает понять нам, что графен – это также и превосходный электро-оптический материал, характеризующийся сверхбыстрой оптической модуляцией, проявляющейся при его комбинировании с кремниевыми фотонными кристаллическими структурами. Это свойство ляжет в основу новых, сверхбыстрых систем оптических коммуникаций, которые можно «уместить» в обычных компактных чипах».

--------

Телекоммуникации – возможность передавать информацию на больших расстояниях любыми способами. Вашему вниманию представлено телекоммуникационное оборудование для более качественной передачи данных. Более детально ознакомиться с ассортиментом можно на сайте http://united-it.ru/.

Комментарии:

Ольга Белова
Ольга Белова 17.07.12 12:36
А как все красиво получается!
genD
genD 17.07.12 16:20
bbelovaА как все красиво получается!

Но пока не все понятно в отношении конечных устройств (тех, которые они называют consumer products). Если попадется на аглоязычных ресурсах хорошая обзорная статья про оптоэлектронику, переведу и опубликую здесь.
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Ученые предполагают, что Девятая планета – это черная дыра

Ученые предполагают, что Девятая планета – это черная дыра

Ученые из Гарвардского университета и Black Hole Initiative (BHI) разработали новый метод обнаружения черных дыр во внешней Солнечной системе, с помощью которого поставят точку в поиске истинной природы гипотетической Девятой планеты.

В публикации в Astrophysical Journal Letters подчеркивается способность будущего обзора неба Legacy Survey of Space and Time (LSST) наблюдать аккреционные вспышки, присутствие которых докажет или исключит мнение о том, является ли Девятая планета черной дырой. Доктор Ави Леб, профессор наук в Гарварде Франк Б. Бэйрд младший и Амир Сирадж, студент Гарвардского университета, разработали новый метод...
12.07.20 13:26
0
0
Сливающиеся нейтронные звезды раскроют секреты Вселенной

Сливающиеся нейтронные звезды раскроют секреты Вселенной

Космический пульсар проливает свет на давнюю загадку первого обнаруженного слияния нейтронных звезд, показывая, что один член обреченной звездной пары был намного больше другого.

По мнению ученых, обнаружение большего количества таких неравных слияний может однажды помочь разгадать космическую загадку, связанную с ускорение расширения Вселенной, а также с конечной судьбой космоса. В 2017 году астрономы стали свидетелями невиданного ранее события - слияния двух нейтронных звезд. Нейтронные звезды - это остатки крупных звезд, погибших в результате катастрофических взрывов с...
11.07.20 17:38
0
0
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0
3
VERITAS: исследуя глубокие истины Венеры

VERITAS: исследуя глубокие истины Венеры

Миссия VERITAS, наблюдая за Венерой, может помочь понять эволюцию нашей планеты и даже скалистые планеты, вращающиеся вокруг других звезд.

Представим себе Землю. Теперь заполним небо густыми, затененными солнцем облаками серной кислоты; испарим океаны, поднимем температуру до 500 градусов по Цельсию, и увеличим давление воздуха достаточно, чтобы сгладить нас в блин. Теперь у нас есть Венера - каменистая планета, похожая по размеру на Землю, но отличающаяся почти любым другим признаком. То, насколько по-разному развивались эти сестры...
09.07.20 23:58
0
3
Роботизированная медуза движется быстрее живой

Роботизированная медуза движется быстрее живой

Ученые продемонстрировали новое поколение мягких роботов, вдохновленных этими морскими существами, которые используют воздушные каналы для передвижения с большой скоростью.

Уникальное движение медуз сделало их популярной моделью обучения для исследователей робототехники, мечтающих разработать новые передовые аппараты, которые будут двигаться с большей эффективностью. Этот новый тип мягкого робота был разработан учеными из Университета Северной Каролины и Университета Темпл и фактически основан на их более ранней работе, в результате которой был создан быстро движущ...
02.07.20 21:52
0
2
HAMR-JR - один из самых маленьких и быстрых роботов

HAMR-JR - один из самых маленьких и быстрых роботов

Семь лет назад в Гарварде создали робота HAMR. И хотя бот уже был маленьким, его дизайнеры создали версию вдвое меньше. Знакомьтесь - HAMR-JR.

Оригинальный HAMR (Harvard Ambulatory MicroRobot) длиной всего 4,4 см (1,7 дюйма) и использует четыре ножки с керамическим приводом для перемещения со скоростью до 8,4 длин тела в секунду. Он был построен с помощью метода производства печатных плат микроэлектромеханических систем (PC-MEMS) Гарварда. Это включает в себя изготовление плоского листа микрослоистого материала, а затем с помощью лазера...
03.06.20 21:57
0
9
Технологический прогресс и его составляющие

Технологический прогресс и его составляющие

Каждый день в мире на наших глазах происходят невероятные изменения, с огромной скоростью меняются технологии, разрабатываются новые концепции и создаются устройства для их реализации.

Сейчас нашу жизнь невозможно представить без электроники, абсолютно все сферы деятельности зависят от тех или иных приборов, помогающих человеку жить, работать, исследовать и создавать. Необходимым элементом для работы даже самого простого электронного устройства является печатная плата, главной задачей которой является электрическое и механическое соединение различных электронных компонентов.&nbs...
07.04.20 21:52
0
8
Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Intel представила новейшее поколение процессоров для ноутбуков, которые первыми вышли за отметку 5 ГГц.

Процессоры Intel Core серии H 10-го поколения, которые раньше устанавливались только на настольных ПК, позволяют запускать более сложные игры и творческие задачи. Партия процессоров, которую Intel назвала Comet Lake-H, делится на три класса. Топовая часть линейки - Intel Core i9, которая может работать на максимальной частоте до 5,3 ГГц на своих 8 ядрах и 16 потоках. Средним диапазоном является i...
03.04.20 16:56
0