مشاوره رایگان تحصیلی
منو

مدارهای گرافینی برای دستگاه‌های بی‌سیم

پیش‌تر و در زمان ورود نخستین موبایل‌ها به بازار در هر مکان و هر فاصله‌ای امکان ارتباط با این دستگاه تلفن بی‌سیم مقدور نبود و کاربران این دستگاه مجبور بودند در فضاهای خاصی به گفت‌وگو با افراد دیگر از طریق تلفن همراه بپردازند.



 اما با پیشرفت تکنولوژی به‌ویژه در عرصه ساخت آنتن‌های تلفن همراه امکان برقراری ارتباط با موبایل در مکان‌های بیشتری مقدور شد.

البته این هنوز کافی نبود چرا که همچنان در برخی از فضاها به‌ویژه فضاهایی که موانع طبیعی و غیرطبیعی در آن قرار دارد امکان ارتباط از طریق تلفن همراه مقدور نیست. اکنون دانشمندان توانسته‌اند با اتکا به تکنولوژی نانو و با کمک ماده‌ای به اسم گرافین مدار یکپارچه‌ای ایجاد کنند که بتوان از طریق آن در هر مکانی با موبایل ارتباط برقرار کرد.

در این مطلب به تحقیقات دانشمندان در این ارتباط و ساخت مدارهای مجمع گرافینی برای دستگاه‌های بی‌سیم اشاره خواهد شد.

دانشمندان بخش تحقیقات آی‌بی‌ام اعلام کرده‌اند که به نقطه عطفی در تولید یک بلوک ساختمانی برای دستگاه‌های بی‌سیمی که در آینده راهی بازار خواهند شد دست‌یافته‌اند. در مقاله منتشر شده در مجله علوم، محققان آی‌بی‌ام برای نخستین بار اعلام کرده‌اند که مدار یکپارچه‌ای از گرافین در اندازه یک بیسکوئیت ویفر ساخته‌اند. آنها همچنین میکسر فرکانس پهنای باند را که قادر به فعالیت با فرکانس تا 10 گیگاهرتز است، به نمایش درآوردند (10میلیارد سیکل در ثانیه).

این گرافین آنالوگ مبتنی بر مدارات مجتمع که برای ارتباطات بی‌سیم طراحی شده است، می‌تواند دستگاه‌های بی‌سیم امروزی را ارتقا دهد. در فرکانس‌های متداول امروز، مانند تلفن همراه سیگنال‌های فرستنده و گیرنده بهبود یافته است، این گرافین به‌طور بالقوه اجازه می‌دهد تلفن‌های همراه در مکان‌هایی با فرکانس‌های بالا قادر به آنتن‌دهی باشند که تا به امروز نبودند. امروزه، پرسنل نظامی و پزشکی می‌توانند با استفاده از این فرکانس‌های بالا سلاح‌های مخفی را مشاهده کنند و یا تصویربرداری پزشکی را بدون خطرپرتوهای اشعه ایکس انجام دهند.

این گرافین از طریق جداسازی گرمایی سیلیکون از قرص‌های کاربید سیلیکون توسط محققان به دست آمده است. محققان ضمن تحقیقات خود برای ساخت گرافین آنالوگ لایه‌های گرافینی یک‌شکلی را روی سطح کاربید سیلیکونی ایجاد کردند. سپس، با استفاده از لیتوگرافی پرتو الکترونی، یک کانال ترانزیستوری را تعریف کردند و گرافین را با یک پلاسمای اکسیژن به خارج از مناطق کانال حرکت دادند.در پایان، یک لایه نازک 120 نانومتری از دی اکسید سیلیکون که از تبخیر پرتو الکترونی رسوب کرده بود برای جدا کردن حلقه‌های القاگر از اتصالات زیرلایه فلزی مورد استفاده قرار گرفت.توان حداکثری مخلوط کردن بسامدهای رادیویی در این مدار مجتمع، 10 گیگاهرتز است درحالی‌که ثبات گرمایی مدار حداکثر به 125 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. محققان در این باره توضیح دادند: این یک مدار واقعاً کاربردی است که برای مثال می‌تواند در یک تلفن همراه هوشمند به کار رود. به خاطر این یکپارچه‌سازی‌، کل مدار می‌تواند بسیار کوچک باشد. این نمونه مداری که ما ساختیم کمتر از یک میلی‌متر مربع مساحت دارد.

گرافین چیست؟

گرافین نام یکی از آلوتروپ‌های کربن است. در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ‌های کربن)، هر کدام از اتم‌های چهارظرفیتی کربن، با سه پیوند کووالانسی به سه اتم کربن دیگر متصل شده‌اند و یک شبکه گسترده را تشکیل داده‌اند. این لایه خود روی لایه‌ای کاملا مشابه قرارگرفته‌است ، اما پیوند میان لایه ها، از نوع پیوند واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایه‌های گرافیت به راحتی روی هم سر می‌خورند و می‌توانند در نوک مداد به کار بروند. گرافین ماده‌ای است که در آن تنها یکی از این لایه‌های گرافیت وجود دارد و به عبارتی دیگر گرافین یک ماده بلوری دو بعدی از اتم‌های کربن است.

در این ماده الکترون‌ها می‌توانند به‌صورت مجازی 100برابر سریع‌تر از الکترون‌های حاضر در سیلیکون حرکت کنند به همین علت به‌طور بالقوه گرافین می‌تواند کاربردهای زیادی در صنایع الکترونیک داشته باشد.هر چند نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس درباره گرافین نوشت و پس از آن زمان تلاش‌های زیادی برای ساخت آن صورت گرفته بود اما قضیه‌ای به نام قضیه مرمین-واگنر در مکانیک آماری و نظریه میدان‌های کوانتومی وجود داشت که ساخت یک ماده دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده‌ای را غیرپایدار می‌دانست. اما به هر حال در سال ۲۰۰۴، آندره جلم و کنستانتین نووزلوف، از دانشگاه منچستر موفق به ساخت این ماده شده و نشان دادند که قضیه مرمین-واگنر نمی‌تواند کاملاً درست باشد. جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۰ نیز به خاطر ساخت ماده‌ای دوبعدی به این‌دو دانشمند تعلق گرفت.

سایر تولیدات گرافینی

این حقیقت که شیمی‌دانان به سختی می‌توانند جایگزینی برای گرافین پیدا کنند، سبب شده که این ماده دارای کاربردهای فراوانی در نانوالکترونیک، پیل‌های خورشیدی و ابزارهای ذخیره انرژی مثل باتری‌‌‌ها و ابرخازن‌ها باشد.

گرافین اَبَرماده آینده

با کشف گرافین به‌عنوان یک ابرماده جدید، پیش‌بینی می‌شود که بسیاری از کارخانه‌های سازنده رایانه، لوح‌های فشرده، تلویزیون و مانیتور و حتی تلفن همراه به سمت استفاده از این ماده تازه در تولیدات خود روی بیاورند.این ماده که به نوعی زندگی را تغییر می‌دهد، نوعی کربن چندشکلی است که ساختار دوبعدی دارد و ضخامتش به اندازه یک اتم است اما با وجود اندازه کوچک، مقاوم‌ترین ماده در آزمایش بوده؛ به‌طوری که 200 برابر از استیل قوی‌تر است و سبک‌ترین ماده‌ شناخته شده، بهترین رسانای طبیعی و با قابلیت انعطاف‌پذیری بالاست.

پیش‌بینی می‌شود که گرافین به‌عنوان ماده اصلی در همه دستگاه‌های الکترونیک، جای سیلیکون را خواهد گرفت. در سال 2009 اتحادیه اروپا اعلام کردکه باید کارهای بیشتری برای تقویت تحقیقات در فناوری‌های آینده و نوظهور صورت گیرد؛ پس بی‌درنگ یک سری تحقیقات اولیه گسترده‌ به نام پروژه‌‎های FET را آغاز کرد. در چهارم ماه مه 2011، برنامه گرافین در بوداپست با شرکت NRC معرفی و آغاز شد. روی آوردن نوکیا به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین سازندگان تلفن همراه در جهان به سمت استفاده از این ماده می‌تواند آینده صنعت دیجیتال را تغییر دهد. این شرکت با کمک 9 دانشمندکه 4 تای آنها برنده جایزه نوبل هستند این پروژه را انجام می‌دهد. دکتر آندره جِلم، دکتر کنستانتین نووزلوف، دکتر کی.وون کلیتزینگ و دکتراِی.

فِرت هیات مشاورین این فعالیت هستند.به جز این برندگان جایزه نوبل، نهادهای علمی وکارشناسان ارشد اروپایی در زمینه گرافین با این پروژه همکاری می‌کنند: دانشگاه فناوری چالمرز، دانشگاه منچستر، دانشگاه لانکاستر، دانشگاه کمبریج، دانشگاه AMO آلمان، مؤسسه نانوتکنولوژی کاتالان، انجمن تحقیقات ایتالیا و سازمان علوم اروپا. همه اینها به این معنی است که افراد بسیاری در انتظار این هستند که پروژه گرافین به واقعیت بپیوندد. اما چرا این فناوری اینقدر مهم است؟ با عملی شدن این پروژه، گوشی‌های قابل‌انعطاف مانند خمیر به واقعیت تبدیل می‌شوند. به این معنی که مواد سازنده می‌توانند بسیار باریک باشند و می‌توانند با دست به هر شکلی درآیند. جایی که محدودیت‌های اندازه وجود دارد، تلفن همراهی را تصور کنید که به جیب شما وصل شده است. موضوع این فناوری فقط برای گوشی‌های موبایل نیست، این فناوری در ابعاد وسیع‌تر کاربرد دارد. با استفاده از این فناوری تلویزیون شما ممکن است از لحاظ تئوری مانند توپ پارچه باز شود و به دیوار اتاقتان مانند کاغذ دیواری بچسبد.

منبع: همشهری
نویسنده:آرش نهاوندی



www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
آموزش زبان انگلیسی
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
مشاوره رایگان تحصیلی
آخرین گفتگوها در انجمن
DNA پس از مرگ (3 پاسخ)
محاسبات علمی (1 پاسخ)
فرمول مساحت عرقچین کروی (2 پاسخ)
طول پلانک (27 پاسخ)
نمای زیبایی از عدد e (0 پاسخ)
عبور از افق رویدادِ یک سیاهچاله (4 پاسخ)
آیا قبل از بیگ بنگ فضا-زمان وجود داشته است؟ (20 پاسخ)
بالا رفتن آب در لوله مویین (2 پاسخ)
فوتون (14 پاسخ)
آنچه در مورد پشت پرده بیماری کرونا باید بدانیم (24 پاسخ)
فرضيه منو درباره منظومه شمسی بخونيد و نظر بديد (48 پاسخ)
جهان کراندار (7 پاسخ)
زمان لحظه ای ثابت (10 پاسخ)
زمین تخت گرایان (205 پاسخ)
كي ميتونه ثابت كنه كه دو خط موازي همديگر را در بي نهايت قطع ميكند (15 پاسخ)
موفقيت شبيه سازي سفر در زمان براي فوتون ها (7 پاسخ)
در زمان نمی توان سفر کرد (62 پاسخ)
در اين مكان انرژي از هيچ پديدار مي شود (4 پاسخ)
کیهان انتها دارد؟ میتواند تا بی نهایت منبسط شود؟ (18 پاسخ)
راه حلی آسان برای یافتن اعداد اول (13 پاسخ)
خورشید چگونه بر حرکت وضعی زمین تأثیر میگذارد؟ (7 پاسخ)
چگونه مي توان در زمان سفر كرد؟ (93 پاسخ)
خودبخودی بودن فشرده شدن گاز کامل (12 پاسخ)
زمان در دنیای کوانتوم (2 پاسخ)
آیا انرژی جرم دارد ؟ (32 پاسخ)
اگر چرخش زمین و ماه در یک جهت نبود چی می شد ؟ (5 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (99 پاسخ)
مشتق (3 پاسخ)
معادله حرکت بر روی سطح شیبدار با شتاب ثابت (14 پاسخ)
بیگ بنگ در چه چیزی اتفاق افتاده؟ -در هیچ ؟ (4 پاسخ)
مولکول DNA چرا فعالیت هوشمندانه ای بروز میده ؟ (5 پاسخ)
مکانیک کوانتوم و سیاهچاله (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (20 پاسخ)
توان تشعشعي از ذره شتابدار (2 پاسخ)
آیا نور انرژی جنبشی خود را منتقل می کند؟ (19 پاسخ)
آیا نور به اجسام نیرو وارد می کند؟ (0 پاسخ)
فرق میان امواج گرانشی با امواج الکترومغناطیسی (6 پاسخ)
انحراف ژیروسکوپ (0 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (229 پاسخ)
آزمایش مربوط به فشار گازها (0 پاسخ)
گراویتون چیست؟ (22 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (3 پاسخ)
نسبیت برای نور (8 پاسخ)
ناوردایی نسبت به زمان (2 پاسخ)
فرمول کولن (3 پاسخ)
نیروی وارد بر قاعده از طرف آب (9 پاسخ)
سوال درباره پیچ جاده (2 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (28 پاسخ)
با باقیمانده بافت مغز پس از جراحی چه می‌توان کرد؟ (0 پاسخ)
انرژی به ماده (1 پاسخ)
زبان اعداد و طیف ارتعاشی آنان در زندگی (3 پاسخ)
اصل طرد پاولی (2 پاسخ)
نمودار سه بعدی تبدیل جرم به انرژی (0 پاسخ)
سوالی در باب مسئله درهم تنیدگی کوانتومی (13 پاسخ)
معرفی مجله (0 پاسخ)
درهم تنیدگی برای ذراتِ تابش هاوکینگ (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (229 پاسخ)
تحولات کره در فضای ثابت و منبسط شونده (3 پاسخ)
پارادوکسی جدید در همزمانی (28 پاسخ)
سیاهچاله (4 پاسخ)
مقالات فیزیک
چگونه کودک‌مان را به کتاب‌خوانی علاقه‌مند کنیم؟
چرا بیماران قلبی در برابر کووید-۱۹ آسیب‌پذیر هستند؟
دلیل آتش‌سوزی‌های استرالیا مشخص شد
بدون لباس فضانوردی، در فضا چه بلایی بر سر بدن ما می‌آید؟
چطور علائم اولیه سرطان را بشناسیم؟
قطر کهکشان راه‌شیری؛ صدهزار یا دو میلیون سال‌نوری؟!
نوزادان ۸ ماهه گرامر زبان مادری خود را می‌دانند
کشف دو گونه‌ی جدید از کوسه‌ها
چطور یوگا را در خانه شروع کنیم؟
ستاره‌ای که «به‌زودی» به ابرنواختر تبدیل می‌شود
ماندگاری ویروس کرونا در هوا و بر روی سطوح چقدر است؟
در زیر یخچال‌های سرزمین جنوبگان چه خبر است؟
چگونه کمر باریک داشته باشیم؟
آیا ویروس کرونا ساخته‌ی دست بشر باشد؟
ساخت دوربینی بدون فوکوس با لنز تخت
کشف هنرنمایی ۲۲،۵۰۰ ساله با استخوان ماموت
چگونه در هنگام شیوع ویروس کرونا آرامش خود را حفظ کنیم؟
اولین تصویر از سیاهچاله چگونه ساخته شد؟
یافته‌ای مهم درباره‌ی زمین و منشاء حیات
چگونه فلزی نرم مثل سرب، مثل فولاد مستحکم شود؟
تشخیص سریع ویروس کرونا با کمک سیتی‌اسکن
راز ریش قرمز و موی غیرقرمز برخی مردان چیست؟
تکنولوژی نانو، میزان جذب انرژی از خورشید را افرایش می‌دهد
چگونه می‌توان تفاوت بین سیارات و ستاره‌ها را متوجه شد؟
در گذشته هر سال ۳۷۲ روز بوده است
قرنطینه‌ی ایتالیا به‌خاطر کرونا، از فضا نیز مشخص است
تقویت تمرکز با مصرف آووکادو
چگونه موبایل و کامپیوتر خود را ضدعفونی کنیم؟
پیوند دستانی مردانه به زنی در هند
تنش‌ حرارتی چیست و تاثیر آن در آینده‌ی زمین چگونه است؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
شاهکاری دیگر از تلسکوپ فضایی هابل (0+)
دقت بالای هوش‌مصنوعی در تشخیص سرطان سینه (0+)
موجوداتی که برای زندگی به اکسیژن نیاز ندارند (0+)
چگونه بیت‌کوین بخرم؟ (0+)
افشای راز زنبوری ۹۹ میلیون ساله (0+)
نسل جدید موشک‌های فضایی (0+)
خودرویی الکتریکی که روی دست بوگاتی شیرون بلند شد (0+)
چطور سیستم ایمنی بدن را تقویت کنیم؟ (0+)
دارویی مهم که هوش‌مصنوعی آن‌را کشف کرد (0+)
چرا دانشمندان فکر می‌کنند در این سیاره‌ی فراخورشیدی، حیات وجود دارد؟ (0+)
آیا واقعاً نوزادان در برابر کرونا ویروس مقاوم هستند؟ (0+)
دومین درمان موفق بیمار مبتلا به ایدز (0+)
یارانه‌ی سوخت‌های فسیلی باید متوقف شود (0+)
با مریخ‌نورد جدید ناسا آشنا شوید (0+)
چطور تمرکز را افزایش دهیم؟ (0+)
ادامه ...