Le velocità di connessione a Internet potrebbero essere decine di volte superiori a quelle attuali, grazie alla ricerca degli scienziati dell'Università di Manchester che utilizzano il grafene, un materiale meraviglioso.
Scrivere sul diario Comunicazioni sulla natura , una collaborazione tra le Università di Manchester e Cambridge, che include gli scienziati vincitori del premio Nobel, il professor Andre Geim e il professor Kostya Novoselov, ha scoperto una ricetta cruciale per migliorare le caratteristiche dei dispositivi al grafene da utilizzare come fotorivelatori nelle future comunicazioni ottiche ad alta velocità.
Combinando il grafene con nanostrutture metalliche, mostrano un miglioramento di venti volte nella raccolta della luce da parte del grafene, che apre la strada ai progressi in Internet ad alta velocità e in altre comunicazioni.
Mettendo due fili metallici ravvicinati sopra il grafene e facendo luce su questa struttura, i ricercatori hanno precedentemente dimostrato che questo genera energia elettrica. Questo semplice dispositivo presenta una cella solare elementare.
Ancora più importante per le applicazioni, tali dispositivi al grafene possono essere incredibilmente veloci, decine e potenzialmente centinaia di volte più veloci delle velocità di comunicazione nei cavi Internet più veloci, che è dovuto alla natura unica degli elettroni nel grafene, la loro elevata mobilità e velocità.
Il principale ostacolo verso le applicazioni pratiche di questi dispositivi altrimenti molto promettenti è stata finora la loro bassa efficienza. Il problema è che il grafene – il materiale più sottile al mondo – assorbe poca luce, circa solo il 3%, con il resto che passa senza contribuire alla potenza elettrica.
I ricercatori di Manchester hanno risolto i problemi combinando il grafene con minuscole strutture metalliche, appositamente disposti sopra il grafene.
Queste cosiddette nanostrutture plasmoniche hanno notevolmente migliorato il campo elettrico ottico percepito dal grafene e hanno concentrato efficacemente la luce all'interno dello strato di carbonio dello spessore di un atomo.
Utilizzando il potenziamento plasmonico, le prestazioni di raccolta della luce del grafene sono state potenziate di venti volte, senza sacrificare la sua velocità. L'efficienza futura può essere ulteriormente migliorata.
Dottor Aleksandr Grigorenko, un esperto di plasmonica e un membro di spicco del team, ha dichiarato:"Il grafene sembra un compagno naturale per la plasmonica. Ci aspettavamo che le nanostrutture plasmoniche potessero migliorare l'efficienza dei dispositivi a base di grafene, ma è stata una piacevole sorpresa che i miglioramenti possano essere così drammatici".
Il professor Novoselov ha aggiunto:"La tecnologia di produzione del grafene matura giorno dopo giorno, che ha un impatto immediato sia sul tipo di fisica eccitante che troviamo in questo materiale, e sulla fattibilità e la gamma di possibili applicazioni.
"Molte aziende leader nel settore dell'elettronica considerano il grafene per la prossima generazione di dispositivi. Questo lavoro sicuramente aumenta ulteriormente le possibilità del grafene".
Professor Andrea Ferrari, dal Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, che guidano lo sforzo di Cambridge nella collaborazione, ha detto "Finora, l'obiettivo principale della ricerca sul grafene è stato sulla fisica fondamentale e sui dispositivi elettronici.
"Questi risultati mostrano il suo grande potenziale nei campi della fotonica e dell'optoelettronica, dove la combinazione delle sue proprietà ottiche ed elettroniche uniche con le nanostrutture plasmoniche, può essere sfruttato appieno, anche in assenza di bandgap, in una varietà di dispositivi utili, come celle solari e fotorivelatori"
Il grafene è un nuovo materiale bidimensionale che può essere visto come un monostrato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale.
È un materiale meraviglioso che possiede un gran numero di proprietà uniche ed è attualmente considerato in molte nuove tecnologie.
Il materiale più sottile al mondo è stato scoperto all'Università di Manchester nel 2004, che è stato riconosciuto dal Premio Nobel per la Fisica 2010 assegnato a Geim e Novoselov per i loro "esperimenti rivoluzionari sul materiale bidimensionale grafene".
