Nghiên cứu mới nhất về graphene có thể dẫn tới các cải tiến cho tai nghe bluetooth và các dụng cụ khác

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Kĩ thuật California Riverside (UCR) vừa chế tạo và thử nghiệm thành công một bộ khuếch đại làm từ graphene có thể đưa đến những mạch điện hiệu quả hơn trong các chip điện tử, thí dụ như chip sử dụng trong tai nghe Bluetooth và các dụng cụ thu thuế dùng trong xe hơi.

Alexander Balandin, phải, và Guanxiong Liu, một trong các nghiên cứu sinh của Balandin.

Graphene, một tinh thể carbon dày một nguyên tử, lần đầu tiên được tách ra vào năm 2004 bởi Andre Geim và Konstantin Novoselov, họ đã giành giải Nobel vật lí hồi đầu tháng này cho công trình đó. Graphene có nhiều tính chất ngoại hạng, bao gồm tính dẫn điện và dẫn nhiệt siêu hạng, độ bền cao và sự hấp thụ quang độc nhất vô nhị.

Minh chứng tại UCR của bộ khuếch đại graphene với các chức năng xử lí tín hiệu là một bước tiến quan trọng nữa hướng đến công nghệ graphene vì nó là một chuyển tiếp từ các dụng cụ graphene riêng lẻ sang các mạch điện tử và chip điện tử graphene, theo lời Alexander Balandin, một vị giáo sư kĩ thuật điện, người thực hiện công trình trên cùng với một nghiên cứu sinh và các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Rice.

Bộ khuếch đại ba mốt dựa trên graphene có các ưu điểm so với các bộ khuếch đại chế tạo từ các chất bán dẫn thông thường, thí dụ như silicon, Balandin nói – ông còn là chủ tịch của chương trình khoa học và Kĩ thuật vật liệu của trường UC Riverside. Bộ khuếch đại graphene có tính đa năng hơn và có tốc độ nhanh hơn do tính đa cực điện của graphene (sự dẫn điện bởi các điện tích dương và âm).

Nó có thể chuyển giữa những mốt hoạt động khác nhau dễ dàng bằng cách thay đổi điện áp đặt vào. Người ta trông đợi những đặc điểm này mang lại những con chip đơn giản hơn và nhỏ hơn, một hệ phản ứng nhanh hơn và tiêu hao ít năng lượng hơn.

Minh chứng thực nghiệm của bộ khuếch đại graphene đa năng được công bố trên tạp chí ACS Nano.

Việc chế tạo và thử nghiệm được tiến hành trong Phòng thí nghiệm Dụng cụ Nano của Balandin. Các đồng tác giả của bài báo là Guanxiong Liu, một trong các nghiên cứu sinh của Balandin, Kartik Mohanram, một phó giáo sư tại trường đại học Rice, và Xuebei Yan, một trong các nghiên cứu sinh của Mohanram.

Các nhà nghiên cứu ở trường đại học Rice đã thiết kế ra bộ khuếch đại trên và đang thử nghiệm giao thức. Liu đã chế tạo dụng cụ trong phòng thí nghiệm UCR. Sau đó, Liu và Yan đã thử nghiệm bộ khuếch đại trong phòng thí nghiệm của Balandin.

Bộ khuếch đạo ba mốt trên có thể tích điện bất cứ lúc nào trong khi đang hoạt động trong ba mốt: dương, âm hoặc cả hai. Bằng cách kết hợp ba mốt này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh bộ khuếch đại có thể thu được sự điều biến cần thiết cho chế độ khóa dịch pha và dịch tần, những kĩ thuật được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng không dây và âm thanh.

Những ứng dụng này bao gồm: các tai nghe Bluetooth cho điện thoại di động; thiết bị nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), dùng trong các sản phẩm không dây, bao gồm các dụng cụ thu thuế dùng trong xe hơi, card dùng chi trả tiền vận tải công cộng và các thẻ nhận dạng trên động vật; và ZigBee, một giao thức truyền thông dùng trong các dụng cụ như công tắc đèn không dây và các máy đo điện dùng trong việc chiếu sáng trong nhà.

Nguồn: PhysOrg.com