I ricercatori dell'UC Riverside Bourns College of Engineering hanno costruito e testato con successo un amplificatore in grafene che potrebbe portare a circuiti più efficienti nei chip elettronici, come quelli utilizzati negli auricolari Bluetooth e nei dispositivi per la riscossione dei pedaggi delle auto.

Grafene, un cristallo di carbonio spesso un atomo, è stato isolato per la prima volta nel 2004 da Andre Geim e Konstantin Novoselov, che ha vinto il premio Nobel per la fisica questo mese per quel lavoro. Il grafene ha molte proprietà straordinarie, compresa una conduttività elettrica e termica superiore, resistenza meccanica e assorbimento ottico unico.

La dimostrazione all'UCR dell'amplificatore al grafene con funzioni di elaborazione del segnale è un importante passo avanti nella tecnologia del grafene perché è una transizione dai singoli dispositivi al grafene ai circuiti e ai chip di grafene, disse Alexander Balandin, un professore di ingegneria elettrica, che ha eseguito il lavoro insieme a uno studente laureato e ai ricercatori della Rice University.

L'amplificatore a tripla modalità basato sul grafene presenta vantaggi rispetto agli amplificatori realizzati con semiconduttori convenzionali, come il silicio, disse Balandin, che è anche presidente del programma UC Riverside Materials Science and Engineering. L'amplificatore di grafene rivela una maggiore funzionalità e una velocità maggiore a causa dell'ambipolarità elettrica del grafene (conduzione di corrente da cariche negative e positive).

Può essere commutato tra diverse modalità di funzionamento con un semplice cambio di tensione applicata. Queste caratteristiche dovrebbero tradursi in chip più semplici e più piccoli, una risposta del sistema più rapida e un minor consumo energetico.

La dimostrazione sperimentale della funzionalità dell'amplificatore al grafene è stata riportata la scorsa settimana sulla rivista ACS Nano .

La fabbricazione e i test sperimentali sono stati eseguiti nel Nano-Device Laboratory di Balandin. I coautori del documento sono Guanxiong Liu, uno degli studenti laureati di Balandin, Kartik Mohanram, un assistente professore alla Rice University, e Xuebei Yan, uno degli studenti laureati di Mohanram.

I ricercatori della Rice University hanno progettato l'amplificatore e il protocollo di test. Liu ha costruito il dispositivo nella camera bianca dell'UCR. Liu e Yan hanno poi testato l'amplificatore nel laboratorio di Balandin.

L'amplificatore a tripla modalità può essere caricato in qualsiasi momento durante il funzionamento nelle tre modalità:positivo, negativo o entrambi. Combinando queste tre modalità, i ricercatori hanno dimostrato che l'amplificatore può ottenere la modulazione necessaria per la manipolazione dello sfasamento e della variazione di frequenza, che sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni wireless e audio.

Queste applicazioni includono:auricolari Bluetooth per telefoni cellulari; identificazione a radiofrequenza (RFID), che viene utilizzato nei prodotti wireless, compresi i dispositivi di riscossione del pedaggio nelle auto, tessere per il pagamento dei trasporti pubblici e cartellini identificativi sugli animali; e ZigBee, un protocollo di comunicazione utilizzato in dispositivi come interruttori della luce senza fili con lampade e contatori elettrici con display in casa.