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
GRANTECAN обнаружил самое большое скопление галактик в ранней Вселенной

GRANTECAN обнаружил самое большое скопление галактик в ранней Вселенной

Исследование, проведенное учеными из Института астрофизики Канарских островов (IAC) с помощью инструмента OSIRIS на Gran Telescopio Canarias (GTC), показало, что в примитивной Вселенной формируется наиболее густонаселенное скопление галактик.

Исследователи предсказывают, что эта структура, которая находится на расстоянии 12,5 миллиардов световых лет от нас, в процессе эволюции превратится в скопление, подобное скоплению Девы, соседки Местной группы галактик, к которой принадлежит Млечный Путь. Скопления галактик - это группы галактик, которые остаются вместе из-за действия силы тяжести. Чтобы понять эволюцию скоплений, ученые ищут фо...
26.02.21 19:18
0
1
Сверхмассивные черные дыры могут образовываться из темной материи

Сверхмассивные черные дыры могут образовываться из темной материи

Новое теоретическое исследование предложило новый механизм создания сверхмассивных черных дыр из темной материи.

Международная группа ученых обнаружила, что вместо обычных сценариев формирования с участием «нормальной» материи сверхмассивные черные дыры могут образовываться непосредственно из темной материи в областях с высокой плотностью в центрах галактик. Результат имеет ключевое значение для космологии ранней Вселенной и опубликован в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. То, как именно изн...
25.02.21 16:38
0
0
Обнаружены свидетельства динамической сезонной активности марсианской песчаной дюны

Обнаружены свидетельства динамической сезонной активности марсианской песчаной дюны

Ученый Юго-Западного исследовательского института (SwRI) изучил данные изображений Марса за 11 лет, чтобы понять сезонные процессы, которые создают линейные овраги на склонах мегадюны в кратере Рассела на Марсе.

На изображениях ранней весной, сделанных двумя разными камерами орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, доктор Синтия Динвидди из SwRI заметила летящие по воздуху шлейфы пыльного материала, связанные с линейными оврагами на подветренном склоне песчаных дюн. Эти подсказки указывают на активные процессы, в которых участвуют куски замороженного CO2 или сухого льда, которые скользят по песч...
24.02.21 21:39
0
4
Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Предоставлено Computer History Museum.История начинается с Datapoint 2200 [1], «программируемого терминала», размер которого позволяет разместить его на рабочем столе. Первоначально Datapoint 2200 продавался как терминал, но на самом деле это был мини-компьютер, который можно было программировать на BASIC или PL / B. Некоторые люди считают Datapoint ...
24.02.21 20:08
0
4
Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Предоставлено Computer History Museum.История начинается с Datapoint 2200 [1], «программируемого терминала», размер которого позволяет разместить его на рабочем столе. Первоначально Datapoint 2200 продавался как терминал, но на самом деле это был мини-компьютер, который можно было программировать на BASIC или PL / B. Некоторые люди считают Datapoint ...
24.02.21 20:08
0
2
Структура СКС и ее функциональные компоненты

Структура СКС и ее функциональные компоненты

Современные условия работы заставляют действовать более оперативно в плане обмена информацией между участниками процесса.

Расширяется охват, повышаются требования к качеству передачи данных, а также безопасности функционирования производственных и служебных модулей. С этой целью в своё время были созданы средства массовой коммуникации (СМК). Для облегчения деятельности трудового коллектива (персонала) разработана технология под аббревиатурой СКС. СКС – структурированная кабельная система, представляющая собой своеобр...
07.02.21 21:26
0
8
2D-материал помогает обрабатывать и хранить данные

2D-материал помогает обрабатывать и хранить данные

Инженеры EPFL создали новый компьютерный чип, который может обрабатывать и хранить данные в одной цепи.

Он изготовлен из двумерного дисульфида молибдена (MoS2), что открывает путь для создания более компактной и энергоэффективной электроники. Традиционные компьютеры обрабатывают данные в центральном процессоре, а затем передают их в другой раздел, например, на жесткий диск или твердотельный накопитель, для хранения. Эта система работала десятилетиями, но это не обязательно самый эффективный способ ...
08.11.20 15:26
0
9
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