Graphene: Semuanya terkendali: Tim peneliti mendemonstrasikan mekanisme kontrol untuk material kuantum

Node Sumber: 806209

Beranda > Tekan > Graphene: Semuanya terkendali: Tim peneliti mendemonstrasikan mekanisme kontrol untuk material kuantum

Profesor Dr. Dmitry Turchinovich dari Universitas Bielefeld adalah salah satu dari dua pemimpin studi. Dia menyelidiki bagaimana graphene dapat digunakan dalam aplikasi teknik kelistrikan di masa depan. Foto: Universitas Bielefeld/ M.-D. KREDIT Müller Foto: Universitas Bielefeld/M.-D. Muller
Profesor Dr. Dmitry Turchinovich dari Universitas Bielefeld adalah salah satu dari dua pemimpin studi. Dia menyelidiki bagaimana graphene dapat digunakan dalam aplikasi teknik kelistrikan di masa depan. Foto: Universitas Bielefeld/ M.-D. KREDIT Müller Foto: Universitas Bielefeld/M.-D. Muller

Abstrak:
How can large amounts of data be transferred or processed as quickly as possible? One key to this could be graphene. The ultra-thin material is only one atomic layer thick, and the electrons it contains have very special properties due to quantum effects. It could therefore be very well suited for use in high-performance electronic components. Up to this point, however, there has been a lack of knowledge about how to suitably control certain properties of graphene. A new study by a team of scientists from Bielefeld and Berlin, together with researchers from other research institutes in Germany and Spain, is changing this. The team’s findings have been published in the journal Science Advances.

Graphene: Semuanya terkendali: Tim peneliti mendemonstrasikan mekanisme kontrol untuk material kuantum


Bielefeld, Jerman | Diposting pada 9 April 2021

Consisting of carbon atoms, graphene is a material just one atom thick where the atoms are arranged in a hexagonal lattice. This arrangement of atoms is what results in graphene’s unique property: the electrons in this material move as if they did not have mass. This “massless” behavior of electrons leads to very high electrical conductivity in graphene and, importantly, this property is maintained at room temperature and under ambient conditions. Graphene is therefore potentially very interesting for modern electronics applications.

It was recently discovered that the high electronic conductivity and “massless” behavior of its electrons allows graphene to alter the frequency components of electric currents that pass through it. This property is highly dependent on how strong this current is. In modern electronics, such a nonlinearity comprises one of the most basic functionalities for switching and processing of electrical signals. What makes graphene unique is that its nonlinearity is by far the strongest of all electronic materials. Moreover, it works very well for exceptionally high electronic frequencies, extending into the technologically important terahertz (THz) range where most conventional electronic materials fail.

In their new study, the team of researchers from Germany and Spain demonstrated that graphene’s nonlinearity can be very efficiently controlled by applying comparatively modest electrical voltages to the material. For this, the researchers manufactured a device resembling a transistor, where a control voltage could be applied to graphene via a set of electrical contacts. Then, ultrahigh-frequency THz signals were transmitted using the device: the transmission and subsequent transformation of these signals were then analyzed in relation to the voltage applied. The researchers found that graphene becomes almost perfectly transparent at a certain voltage – its normally strong nonlinear response nearly vanishes. By slightly increasing or lowering the voltage from this critical value, graphene can be turned into a strongly nonlinear material, significantly altering the strength and the frequency components of the transmitted and remitted THz electronic signals.

“This is a significant step forward towards implementation of graphene in electrical signal processing and signal modulation applications,” says Prof. Dmitry Turchinovich, a physicist at Bielefeld University and one of the heads of this study. “Earlier we had already demonstrated that graphene is by far the most nonlinear functional material we know of. We also understand the physics behind nonlinearity, which is now known as thermodynamic picture of ultrafast electron transport in graphene. But until now we did not know how to control this nonlinearity, which was the missing link with respect to using graphene in everyday technologies.”

“By applying the control voltage to graphene, we were able to alter the number of electrons in the material that can move freely when the electrical signal is applied to it,” explains Dr. Hassan A. Hafez, a member of Professor Dr. Turchinovich’s lab in Bielefeld, and one of the lead authors of the study. “On one hand, the more electrons can move in response to the applied electric field, the stronger the currents, which should enhance the nonlinearity. But on the other hand, the more free electrons are available, the stronger the interaction between them is, and this suppresses the nonlinearity. Here we demonstrated – both experimentally and theoretically – that by applying a relatively weak external voltage of only a few volts, the optimal conditions for the strongest THz nonlin-earity in graphene can be created.”

“With this work, we have reached an important milestone on the path towards to using graphene as an extremely efficient nonlinear functional quantum material in devices like THz frequency converters, mixers, and modulators,” says Professor Dr. Michael Gensch from the Institute of Optical Sensor Systems of the German Aerospace Center (DLR) and the Technical University of Berlin, who is the other head of this study. “This is extremely relevant because graphene is perfectly compatible with existing electronic ultrahigh-frequency semiconductor technology such as CMOS or Bi-CMOS. It is therefore now possible to envision hybrid devices in which the initial electric signal is generated at lower frequency using existing semiconductor technology but can then very efficiently be up-converted to much higher THz frequencies in graphene, all in a fully controllable and predictable manner.”

# # #

Para peneliti dari Universitas Bielefeld, Institut Sistem Sensor Optik DLR, Universitas Teknik Berlin, Helmholtz Center Dresden-Rossendorf, dan Institut Max Planck untuk Penelitian Polimer di Jerman, serta Institut Nanosains dan Katalan Catalan Nanoteknologi (ICN2) dan Institute of Photonic Sciences (ICFO) di Spanyol berpartisipasi dalam penelitian ini.

####

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Profesor Dr. Dmitry Turchinovich, Universitas Bielefeld
+49 521 106

@uniaktuell

Hak Cipta © Universitas Bielefeld

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark:
lezat Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom Menggulung Facebook

Link Terkait

Publikasi asli:

Berita Terkait

Berita dan informasi

Situs pengikatan antibodi yang dipertahankan pada seluruh varian virus COVID-19: Penemuan struktural ini dapat mempunyai implikasi sebagai target terapi pada semua varian SARS-CoV-2 April 9th, 2021

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Agen baru untuk penyakit otak: mRNA April 9th, 2021

Graphene / Grafit

Industri pelapisan dan komposit Chile membuat lompatan ke depan dengan memanfaatkan solusi tabung nano graphene April 9th, 2021

Neuroelectronics INBRAIN mengumpulkan lebih dari € 14 juta untuk mengembangkan implan saraf berbasis graphene cerdas untuk terapi yang dipersonalisasi dalam gangguan otak Maret 26th, 2021

Desain dapat memungkinkan baterai lithium yang lebih tahan lama dan lebih kuat: Penggunaan elektrolit baru dapat memungkinkan elektroda logam canggih dan voltase yang lebih tinggi, meningkatkan kapasitas dan siklus hidup Maret 26th, 2021

Standar industri baru untuk baterai: fasilitas ultra-clean untuk dispersi graphene nanotube Maret 19th, 2021

Kemungkinan Berjangka

Situs pengikatan antibodi yang dipertahankan pada seluruh varian virus COVID-19: Penemuan struktural ini dapat mempunyai implikasi sebagai target terapi pada semua varian SARS-CoV-2 April 9th, 2021

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Agen baru untuk penyakit otak: mRNA April 9th, 2021

Teknologi Chip

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Pengetahuan dan Kekuasaan: Oxford Instruments Plasma Technology dan LayTec bergabung untuk memberikan solusi pemrosesan ujung depan yang kritis untuk produksi perangkat semikonduktor majemuk April 7th, 2021

Sintesis yang dipromosikan oksigen dari nanoribbons graphene kursi berlengan pada Cu (111) April 2nd, 2021

Nanoelektronika

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Sintesis yang dipromosikan oksigen dari nanoribbons graphene kursi berlengan pada Cu (111) April 2nd, 2021

Merancang batas antara material 2D dan 3D: Mikroskop mutakhir membantu mengungkap cara untuk mengontrol properti elektronik dari material yang tipis secara atomik Februari 26th, 2021

Stabilitas perubahan kristal yang berubah-ubah dalam berbagai bentuk lapisan tunggal galium selenida: Peneliti menyelidiki struktur dan sifat dari polimorf lapisan kristal galium selenida yang baru-baru ini diidentifikasi Januari 1st, 2021

Penemuan

Situs pengikatan antibodi yang dipertahankan pada seluruh varian virus COVID-19: Penemuan struktural ini dapat mempunyai implikasi sebagai target terapi pada semua varian SARS-CoV-2 April 9th, 2021

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Agen baru untuk penyakit otak: mRNA April 9th, 2021

Pengumuman

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Agen baru untuk penyakit otak: mRNA April 9th, 2021

Industri pelapisan dan komposit Chile membuat lompatan ke depan dengan memanfaatkan solusi tabung nano graphene April 9th, 2021

Wawancara / Ulasan Buku / Esai / Laporan / Podcast / Jurnal / Kertas putih / Poster

Situs pengikatan antibodi yang dipertahankan pada seluruh varian virus COVID-19: Penemuan struktural ini dapat mempunyai implikasi sebagai target terapi pada semua varian SARS-CoV-2 April 9th, 2021

Penemuan dapat membantu memperpanjang umur perangkat elektronik: Penelitian ini dapat menyebabkan elektronik dirancang dengan daya tahan yang lebih baik April 9th, 2021

Transmisi energi oleh nanopartikel emas digabungkan ke struktur DNA April 9th, 2021

Agen baru untuk penyakit otak: mRNA April 9th, 2021

Sumber: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56639

Stempel Waktu:

Lebih dari Nanoteknologi Sekarang