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  • O grafeno pode revolucionar a Internet das Coisas
    p Crédito:Thinkstock

    p Os pesquisadores do PFL produziram um sintonizável, dispositivo baseado em grafeno que pode aumentar significativamente a velocidade e eficiência dos sistemas de comunicação sem fio. Seu sistema funciona em frequências muito altas, entregando resultados sem precedentes. p As comunicações sem fio vêm em muitas formas - como telefones celulares que usam conectividade 4G ou 5G, Dispositivos GPS, e computadores conectados via Bluetooth a sensores portáteis - e operam em diferentes bandas de frequência. Para trabalhar em várias plataformas, os objetos conectados devem ser compatíveis com uma ampla gama de frequências sem serem sobrecarregados por hardware excessivo.

    p Mais portátil, os sistemas sem fio atualmente vêm equipados com circuitos reconfiguráveis ​​que podem ajustar a antena para transmitir e receber dados nas várias bandas de frequência. O único problema é que as tecnologias disponíveis atualmente, como MEMS e MOS, usando silício ou metal, não funcionam bem em altas frequências. E é aí que os dados podem viajar com muito mais rapidez.

    p Os pesquisadores da EPFL criaram uma solução sintonizável baseada em grafeno que permite que os circuitos operem em frequências baixas e altas com eficiência sem precedentes. Seu trabalho foi publicado em Nanoletters .

    p A nova solução baseada em grafeno, que foi desenvolvido no Laboratório de Dispositivos Nanoeletrônicos, é projetado para substituir capacitores sintonizáveis, que pode ser encontrado em todos os dispositivos sem fio. O novo dispositivo "sintoniza" os circuitos em diferentes frequências para que possam operar em uma ampla gama de bandas de frequência. Ele também atende a outras necessidades que nem os capacitores MEMS nem MOS podem:bom desempenho em alta frequência, miniaturização e a capacidade de ser ajustado usando baixa energia.

    p Os pesquisadores da EPFL superaram esses obstáculos com um capacitor à base de grafeno compatível com os circuitos tradicionais. O dispositivo consome muito pouca energia e, acima de 2,1 GHz, facilmente supera seus concorrentes e tem um design miniaturizado. "A área de superfície de um sistema MEMS convencional teria que ser mil vezes maior para obter o valor da capacitância, "disse Clara Moldovan.

    p Como funciona?

    p Crédito:Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

    p A descoberta dos pesquisadores é baseada em uma estrutura de sanduíche inteligente que leva em consideração as características únicas do grafeno. "Quando o grafeno foi descoberto há mais de 10 anos, causou um verdadeiro rebuliço, "disse o moldavo." Foi considerado um material milagroso:é um condutor elétrico e térmico muito bom e é flexível, leve, transparente e resistente. Mas os pesquisadores descobriram que era difícil integrá-lo a sistemas eletrônicos porque sua espessura atômica lhe confere alta resistência efetiva. "

    p A estrutura em forma de sanduíche aproveita o fato de que um gás bidimensional de elétrons em um poço quântico pode se comportar como uma capacitância quântica. Isso ocorre porque segue o Princípio de Exclusão de Pauli, segundo o qual uma certa quantidade de energia é necessária para preencher um poço quântico com elétrons. A capacitância quântica pode ser facilmente medida em uma camada de um único átomo de grafeno, e a principal vantagem é que ele pode ser sintonizado variando a densidade de carga no grafeno com uma voltagem muito baixa.

    p "É aplicando tensão que podemos 'sintonizar' nossos capacitores em uma determinada frequência, assim como sintonizar um rádio para obter diferentes estações, "disse o moldavo, o principal autor do artigo.

    p Muitas vantagens

    p O dispositivo dos pesquisadores da EPFL, que tem apenas várias centenas de micrômetros (cerca de 0,05 cm) de comprimento e largura, pode ser rígido ou flexível, é facilmente miniaturizado, e usa muito pouca energia. As aplicações potenciais são numerosas. Além de melhorar o fluxo de dados entre os dispositivos conectados, poderia estender a vida da bateria e levar a dispositivos cada vez mais compactos. Em seu estado flexível, ele poderia ser facilmente usado em sensores colocados em roupas ou diretamente no corpo humano. "Nossos resultados confirmam que o grafeno pode realmente revolucionar o futuro das comunicações sem fio, "disse o moldavo.

    p A tecnologia final será um híbrido no qual o grafeno será combinado com tecnologias avançadas de silício. "Alguns afirmam que o grafeno um dia substituirá a tecnologia do silício, "disse Adrian Ionescu, o chefe do Nanolab. "Mas na realidade, o grafeno é mais eficaz no domínio da eletrônica quando é combinado com blocos de silício funcionais. "


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