"Pekerjaan ini sangat penting dalam bahwa hal itu menunjukkan sebuah aplikasi graphene yang tidak dapat dicapai dengan menggunakan bahan konvensional , " kata Hone . " Dan ini merupakan langkah pertama yang penting dalam memajukan sinyal nirkabel pengolahan dan merancang ultrathin , ponsel efisien . Perangkat kami jauh lebih kecil daripada sumber sinyal radio , dan dapat diletakkan pada chip yang sama yang digunakan untuk pengolahan data . "
Graphene , satu lapisan atom tunggal karbon , adalah bahan terkuat yang dikenal manusia , dan juga memiliki sifat listrik lebih unggul silikon yang digunakan untuk membuat chip yang ditemukan dalam elektronik modern. Kombinasi sifat ini membuat graphene bahan yang ideal untuk sistem nanoelectromechanical ( NEMS ) , yang merupakan versi skala-down dari sistem microelectromechanical ( MEMS ) digunakan secara luas untuk merasakan getaran dan akselerasi . Misalnya , Hone menjelaskan , sensor MEMS mengetahui bagaimana smartphone atau tablet dimiringkan untuk memutar layar .
Dalam studi baru ini , tim mengambil keuntungan dari graphene mekanis ' stretchability ' untuk menyesuaikan frekuensi output osilator adat mereka , menciptakan sebuah versi nano dari komponen elektronik yang dikenal sebagai osilator dikendalikan tegangan ( VCO ) . Dengan VCO , menjelaskan Hone , mudah untuk menghasilkan sinyal frekuensi termodulasi ( FM ) , persis apa yang digunakan untuk penyiaran FM radio . Tim membangun NEMS graphene yang frekuensi adalah sekitar 100 megahertz , yang terletak tepat di tengah dari band radio FM ( 87,7-108 MHz ) . Mereka menggunakan sinyal musik - frekuensi rendah (baik nada murni dan lagu dari iPhone ) untuk memodulasi sinyal pembawa 100 MHz dari graphene , dan kemudian diambil sinyal musik lagi menggunakan penerima radio FM biasa.
" Perangkat ini adalah jauh sistem terkecil yang dapat menciptakan sinyal FM tersebut , " kata Hone .
Sementara graphene NEMS tidak akan digunakan untuk menggantikan pemancar radio konvensional , mereka memiliki banyak aplikasi dalam pemrosesan sinyal nirkabel . Menjelaskan Shepard , " Karena menyusutnya terus sirkuit listrik yang dikenal sebagai ' Hukum Moore ' , ponsel saat ini memiliki daya komputasi yang lebih baik dibandingkan sistem yang digunakan untuk menempati seluruh ruangan . Namun, beberapa jenis perangkat , terutama mereka yang terlibat dalam menciptakan dan pengolahan radio sinyal frekuensi , jauh lebih sulit untuk miniaturirasi . komponen ini ' off-chip ' mengambil banyak ruang dan tenaga listrik . Selain itu , sebagian besar komponen ini tidak dapat dengan mudah disetel frekuensi , membutuhkan beberapa salinan untuk mencakup rentang frekuensi digunakan untuk komunikasi nirkabel . "
Graphene NEMS dapat mengatasi kedua masalah : mereka sangat kompak dan mudah diintegrasikan dengan jenis elektronik , dan frekuensi mereka dapat disetel melalui berbagai karena kekuatan mekanik yang luar biasa graphene .
" Ada jalan panjang untuk pergi ke arah aplikasi yang sebenarnya di daerah ini , " catatan Hone , "tapi pekerjaan ini adalah langkah awal yang penting Kami sangat senang telah menunjukkan sukses bagaimana materi heran dapat digunakan untuk mencapai kemajuan teknologi praktis. - - sesuatu yang sangat bermanfaat untuk kita sebagai insinyur " .
The Hone dan kelompok Shepard sekarang bekerja pada peningkatan kinerja osilator graphene memiliki noise yang lebih rendah . Pada saat yang sama , mereka juga mencoba untuk menunjukkan integrasi graphene NEMS dengan sirkuit terpadu silikon , membuat desain osilator lebih kompak .
