Les antennes en graphène permettraient les téléchargements sans fil Terabit

Vous voulez télécharger sans fil des centaines de films sur un appareil mobile en quelques secondes ? Des chercheurs de Georgia Tech ont élaboré des plans pour une antenne sans fil constituée de feuilles de carbone, ou graphène, qui pourraient permettre des vitesses de transfert de térabits par seconde à courte distance.

C'est un volume gigantesque de bande passante. De nos jours, si vous essayez de tout copier d'un ordinateur à un autre sans fil, cela prend des heures. Si vous avez ceci, vous pouvez tout faire en une seconde - boum, dit Ian Akyildiz , directeur du laboratoire de mise en réseau sans fil à large bande de Georgia Tech.

Un térabit par seconde pourrait être effectué à une distance d'environ un mètre à l'aide d'une antenne en graphène, ce qui permettrait d'obtenir 10 films haute définition en passant votre téléphone devant un autre appareil pendant une seconde. Akyildiz et ses collègues ont également calculé qu'à des distances encore plus courtes, telles que quelques centimètres, des débits de données allant jusqu'à 100 térabits par seconde sont théoriquement possibles.

Le graphène est une feuille de carbone d'un seul atome d'épaisseur, dans une structure en nid d'abeille, et il possède de nombreuses propriétés électroniques souhaitables. Les électrons se déplacent dans le graphène sans pratiquement aucune résistance, soit 50 à 500 fois plus vite que dans le silicium.

Pour fabriquer une antenne, selon le groupe, le graphène pourrait être façonné en bandes étroites entre 10 et 100 nanomètres de large et un micromètre de long, lui permettant d'émettre et de recevoir à la fréquence térahertz, qui correspond à peu près à ces échelles de taille. Les ondes électromagnétiques à la fréquence térahertz interagiraient alors avec les ondes plasmoniques (oscillations d'électrons à la surface de la bande de graphène) pour envoyer et recevoir des informations.

Un document décrivant la conception et les calculs associés apparaîtra dans IEEE Journal des domaines sélectionnés dans la communication Plus tard cette année. L'article s'appuie sur d'autres recherches sur les propriétés électroniques du graphène, mais est le premier à calculer les configurations optimales des antennes.

Cela indique et fournit un ensemble de calculs classiques sur les estimations de tailles et de performances : cela indique qu'il y a quelque chose d'intéressant ici, déclare Phaedon Avouris, un membre d'IBM qui dirige le graphène et d'autres technologies à l'échelle nanométrique chez IBM Research à Yorktown Heights, New York. Cela ne résout pas tout le problème, mais signale une opportunité.

En plus de faciliter la communication à haute vitesse entre les appareils, les antennes en graphène pourraient permettre des connexions sans fil plus rapides entre les composants nanométriques sur les puces. Les antennes en graphène peuvent être beaucoup plus petites dans toutes les dimensions qu'une antenne à fil métallique. Il peut être de l'ordre du micromètre ou de quelques nanomètres, dit Avouris. L'importance est que l'antenne peut être incorporée dans un très petit objet.

Bien sûr, une myriade de défis nous attendent. Les antennes ne fonctionnent pas seules ; ils reposent sur de nombreux autres composants, tels que des générateurs et des détecteurs de signaux, des amplificateurs et des filtres, qui devraient tous être fabriqués à des échelles et à des vitesses similaires afin de constituer un appareil complet.

Les chercheurs doivent également déterminer comment procéder à la fabrication. Le travail avec le matériau est extrêmement délicat, car ses propriétés changent lorsqu'il entre en contact avec d'autres matériaux.

Cependant, le groupe Georgia Tech espère fabriquer un prototype d'antenne d'ici un an, a ajouté Akyildiz, et d'autres composants par la suite.

Les calculs sont le dernier témoignage des possibilités frappantes du graphène, qui est considéré comme fournissant des transistors, des systèmes photovoltaïques et d'autres dispositifs électroniques hautes performances (voir Research Hints at Graphene's Photovoltaic Potential and Graphene Transistors ).

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