I segnali elettrici trasmessi ad alte frequenze non perdono la loro energia quando passano attraverso il "materiale meraviglioso" grafene, lo ha dimostrato uno studio condotto dalla Plymouth University.
Scoperto nel 2004, Il grafene, che misura appena un atomo di spessore ed è circa 100 volte più resistente dell'acciaio, è stato identificato come avente una gamma di potenziali usi nei settori dell'ingegneria e della salute.
Ora la ricerca ha dimostrato che il grafene supera qualsiasi altro materiale conosciuto, compresi i superconduttori, quando trasportano segnali elettrici ad alta frequenza rispetto alla corrente continua, essenzialmente trasmettere segnali senza alcuna ulteriore perdita di energia.
E poiché il grafene manca di band-gap, che consente l'accensione e lo spegnimento dei segnali elettrici utilizzando il silicio nell'elettronica digitale, gli accademici dicono che sembra più applicabile per applicazioni che vanno dai transistor e amplificatori ad alta velocità di prossima generazione per telefoni cellulari e comunicazioni satellitari a sensori biologici ultrasensibili.
Lo studio è stato condotto dal dottor Shakil Awan, un docente presso la Scuola di Informatica, Elettronica e Matematica alla Plymouth University, insieme ai colleghi delle università di Cambridge e Tohoku (Giappone) e di Nokia Technologies (Cambridge, UK).
Il dottor Awan ha detto:
"Una comprensione accurata delle proprietà elettromagnetiche del grafene su un'ampia gamma di frequenze (dalla corrente continua a oltre 10 GHz) è stata una ricerca importante per diversi gruppi in tutto il mondo. Le misurazioni iniziali hanno dato risultati contrastanti con la teoria perché le proprietà intrinseche del grafene sono spesso mascherato da segnali di interferenza molto più grandi dal substrato di supporto, contatti metallici e sonde di misura. I nostri risultati per la prima volta non solo confermano le proprietà teoriche del grafene, ma aprono anche molte nuove applicazioni del materiale nell'elettronica ad alta velocità e nel biorilevamento".
Lo studio, pubblicato sull'IOP 2D Materials Journal, è stato finanziato dall'UE Graphene Flagship, EPSRC, ERC e Nokia Technologies, e i risultati vengono ora sfruttati nello sviluppo di amplificatori ad alta velocità ed efficienti a basso rumore, miscelatori, rivelatori di radiazioni e nuovi biosensori.
Quest'ultimo è al centro di un progetto triennale da 1 milione di sterline finanziato dall'EPSRC sullo sviluppo di biosensori al grafene altamente sensibili per la diagnosi precoce della demenza (come il morbo di Alzheimer) rispetto ai metodi attuali.
Il grafene è ideale per questo poiché il suo rumore termico a temperatura ambiente è inferiore a qualsiasi altro materiale noto, consentendo il rilevamento sensibile di un numero minuscolo di interazioni antigene-anticorpo per indicare la probabilità che un paziente sviluppi la demenza in futuro.
Dottor Alan Colli, di Nokia Technologies, disse:
"I dispositivi al grafene per le tecnologie wireless di prossima generazione (fino e oltre i 10 GHz) stanno progredendo rapidamente. Il nostro studio ha svelato il comportamento fondamentale del grafene alle alte frequenze, che sarà essenziale nella progettazione e valutazione dei futuri dispositivi wireless a base di grafene. Ciò è stato reso possibile solo grazie all'esperienza multidisciplinare dei diversi gruppi con sede a Nokia, e a Plymouth, Università di Cambridge e Tohoku."
