Od redakcjiPrototypy radia z grafenem
ŚR nr 03/2014

O grafenie jako najcieńszym, a jednocześnie najtwardszym znanym materiale zaczęło być szczególnie głośno kilka miesięcy temu, kiedy polscy naukowcy opracowali nową, tańszą metodę jego produkcji. To dzięki pracownikom naukowym z Politechniki Łódzkiej i Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie udało się obniżyć koszt masowej produkcji grafenu do niecałych 300 dolarów za centymetr kwadratowy.
Choć materiał ten był wynaleziony 10 lat temu, a w 2010 r. Konstantin Nowosiołow i Andre Geim otrzymali Nobla za badania nad nim, to dopiero opanowanie technologii produkcji na skalę przemysłową otwarło nowe możliwości wykorzystania grafenu w różnych dziedzinach techniki, w tym w urządzeniach elektronicznych. Duża przewodność elektryczna tego materiału sprawia, że zaczął on z sukcesem zastępować krzem. Obecnie grafen przyciąga zainteresowanie coraz większej liczby grup badawczych na całym świecie. I choć na razie w skali laboratoryjnej, mamy już pierwsze wynalazki w najbardziej nas interesującej dziedzinie, czyli w radiu. Pod koniec ubiegłego roku grupa fizyków i inżynierów z Korei i Stanów stworzyła na bazie grafenu radio w skali nano, z częstotliwością około 100 MHz. Miedzy innymi udało im się w mikroskopowym nadajniku FM mikrometrowym grafenem zastąpić kryształ kwarcu w oscylatorze. Ponadto w prosty sposób, pod wpływem sygnałów dźwiękowych, uzyskano modulację sygnału nośnego, czyli zmianę częstotliwości proporcjonalnie do przyłożonego napięcia. Do modulacji grafenowego oscylatora została wykorzystana piosenka „Gangnam Style!” Nanotransmiter zamienił sygnały dźwiękowe na fale, które zostały wyemitowane przez antenę. Muzyka została odebrana za pomocą zwykłego odbiornika radiowego FM (87,7–108 MHz), a naukowcy stwierdzili, że pozyskany sygnał audio był „wierną kopią” oryginału. Udowodniono w ten sposób, że własności elektromechaniczne grafenu mogą być wykorzystane w generatorach fal sterowanych napięciem (VCO), stosowanych między innymi w nadajnikach radiowych. Kolejnym krokiem będzie integracja grafenowego VCO z krzemowymi układami scalonymi do zastosowań w komunikacji bezprzewodowej. Nie przewiduje się, że takie konstrukcje znajdą zastosowanie w każdej dziedzinie życia, jednak technologia NEMS (Nano Electromechanical Systems) będzie na pewno przydatna w mobilnych urządzeniach o wysokiej skali integracji, w tym do budowy bardzo cienkich, wydajnych telefonów.
Najnowsze doniesienia, tuż przed zamknięciem tego numeru, dotarły z IBM, gdzie tamtejsi inżynierowie stworzyli na bazie grafenu pierwszy radioodbiornik i wykazali jego skuteczność poprzez przesłanie wiadomości złożonej z trzech liter: j, b, m. Urządzenie jest przeznaczone do zakresu VHF 4,3 GHz i odbiera sygnał, wzmacnia oraz filtruje, a wszystko zajmuje powierzchnię około 0,6 milimetrów kwadratowych. Układ skonstruowano z wykorzystaniem tych samych technologii, jakie są stosowane do standardowych płytek krzemowych.
Ciekawe, jakie powstaną kolejne patenty z grafenem i w jaki sposób ten technologiczny cud z Polski zrewolucjonizuje nie tylko elektronikę, ale i życie ludzi.

Redaktor naczelny  
Andrzej Janeczek  
redakcja@swiatradio.com.pl