پژوهشگران دانشکده‌ی مهندسی دانشگاه ریورساید بورنز کالیفرنیا موفق به تولید و آزمایش تقویت‌کننده‌ای شدند که از گرافین ساخته شده است و می‌تواند منجر به توسعه‌ی مدارهای پرکارآمدتر در تراشه‌های الکترونیکی شود. از جمله: تراشه‌هایی که در هدفون‌های بلوتوث و در دستگاه‌های عوارضی الکترونیکی (ETC) [1] به کار می‌روند.

به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، گرافین یک شبکه‌ی بلورین متشکل از کربن‌هاست که تنها به اندازه‌ی یک اتم ضخامت دارد. اولین بار این ماده را در سال 2004، آندره گِیم و کنستانتین نُووسِلُف که جایزه‌ی نوبل فیزیک 2010 را از آنِ خود کردند، به‌طور جداگانه معرفی کردند. گرافین ویژگی‌های شگفت‌انگیز زیادی دارد که عبارتند از: رسانایی بسیار خوب برای جریان الکتریکی و گرما، استحکام مکانیکی و جذب منحصربه‌فرد نور.

الکساندر بالاندین، استاد مهندسی برق دانشگاه ریورساید کالیفرنیا (UCR) است که با همکاری یکی از دانشجویان فارغ‌التحصیل و عده‌ای از پژوهشگران دانشگاه رایس، موفقیت اخیر را به دست آورد. به گفته‌ی او، توسعه‌ی تقویت‌کننده‌ی تک‌ترانزیستوری گرافینی با قابلیت کارکرد پردازش سیگنال، که در دانشگاه UCR انجام گرفت، گام رو به جلوی مهمی در فن‌آوری گرافین به شمار می‌رود. دلیل این اهمیت را می‌توان انتقال ادوات گرافینی اختصاصی و منحصربه‌فرد به سمت مدارها و تراشه‌های گرافینی دانست.

بالاندین که کرسی استادیِ رشته‌ی مهندسی و علم مواد دانشگاه UCR را نیز دارد، اظهار داشت: «این تقویت‌کننده‌ی گرافینی سه‌حالته، نسبت به تقویت‌کننده‌هایی که از نیمه‌هادی‌های معمولی مانند سیلیکون ساخته شده‌اند، دارای مزایایی است. این تقویت‌کننده‌ی گرافینی، به دلیل ویژگی دوقطبی بودن الکتریکی گرافین، کارآیی بیشتر و سرعت بالاتری از خود نشان می‌دهد. دوقطبیت الکتریکی گرافین، نوعی ویژگی است که به موجب آن، هدایت جریان در این ماده، هم با بارهای مثبت و هم بارهای منفی انجام می‌گیرد.»

حالت‌های کاری سه‌گانه‌ی این تقویت‌کننده می‌تواند با تغییر ساده‌ی جهت ولتاژ اعمالی تعویض شود. انتظار می‌رود ویژگی‌های برشمرده‌شده برای این تقویت‌کننده‌ی جدید، منجر به ساخت تراشه‌های ساده‌‌تر، کوچک‌‌تر، با مصرف توان کم و واکنش سیستمی سریع‌ شود.

مقاله‌ی مربوط به این پیشرفت جدید، چندی پیش در ACS Nano منتشر شد. همکاران دیگر بالاندین در تألیف این مقاله از این جمله بودند: گوانسیونگ لیو، یکی از دانشجویان فارغ‌التحصیل بالاندین، کارتیک موهانرام، استادیار دانشگاه UCR، و سوبِی یان، از دانشجویان فارغ‌التحصیل موهانرام.

تولید و تست آزمایشگاهی این تقویت‌کننده در آزمایشگاه نانوادوات بالاندین انجام پذیرفت. پژوهشگران دانشگاه رایس، تست و طراحی تقویت‌کننده را انجام دادند. لیو این تقویت کننده را در اتاق تمیز [2] دانشگاه UCR به تولید رساند و سپس با همکاری یان، آن را در آزمایشگاه بالاندین آزمایش کردند.

تقویت‌کننده‌ی سه‌حالته‌ی جدید، می‌تواند به سه طریق در هر زمان هنگام کار باردار شود. این سه طریق عبارتند از: مثبت، منفی یا هر دو. پژوهشگران با ترکیب این سه حالت نشان دادند که این تقویت‌کننده می‌تواند مدولاسیون مورد نیاز برای مدولاسیون‌های جابه‌جایی فاز (PSK) و جابه‌جایی فرکانس (FSK) را کسب کند. این دو روشِ مدولاسیون به‌طور گسترده در کاربردهای صوتی و بی‌سیم به کار می‌روند.

این کاربردها عبارتند از: هدفون‌های بلوتوث برای استفاده در گوشی‌های همراه؛ شناسایی اجسام با استفاده از امواج رادیویی (RFID)، دستگاه‌هایی که از این فن‌آوری برای شناسایی بهره می‌برند عبارتند از: محصولات بی‌سیم مانند دستگاه‌های ETC، کارت‌های ویژه پرداخت برای استفاده از وسایل حمل و نقل عمومی و اجسامی که در بدن حیوانات برای شناسایی کار گذاشته می‌شوند؛ و زیگبی (ZigBee)، یک پروتکل ارتباطاتی است که در ادواتی مانند کلیدهای روشنایی بی‌سیم همراه با لامپ‌ها و کنتورهای برق با قابلیت نمایش خانگی به کار می‌رود.

اطلاعات اضافی:

[1]. دستگاه عوارضی الکترونیکی (Electronic Toll Collection)، دستگاهی است که به صورت الکترونیکی کار عوارض راهداری را انجام می‌دهد. این دستگاه، خودروهایی را که قبلاً برای عبور و مرور در جاده‌ ثبت نام کرده‌اند، شناسایی و از حساب بانکی آن‌ها مبلغ معینی را برداشت می‌کند و به خودروهایی هم که ثبت نام نکرده‌اند، هشدار می‌دهد.

[2]. اتاق تمیز (Clean room)، اتاقی است که برای تحقیقات علمی یا ساخت محصولات علمی به کار می‌رود و از میزان آلودگی بسیار کمی برخوردار است.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |