Grafen se v novém výzkumu používá jako měnič frekvence

NYSTV - Armageddon and the New 5G Network Technology w guest Scott Hensler - Multi Language (Červenec 2019).

Anonim

Profesor, postdoctorální vědecký pracovník a absolvent studenta na trampolíně.

Ne, to není první vtip. Je to nastavení pro vysvětlení nového výzkumu vedeného Cornellem, který zahrnuje zázračný materiál grafen. Skupina vedená Robertem De Albou, absolventem fyziky, a Jevakem Parpiem, profesorem a katedrou fyziky, vydala v Nature Nanotechnology novinku o další aplikaci pro všestranný, super-silný, velmi lehký materiál.

Jejich papír "Vyladění spojení phonon-dutiny v grafenových membránách" byl publikován 13. června a popisuje schopnost používat grafenové napětí jako druh mediátoru mezi vibračními režimy, což umožňuje přímý přenos energie z jedné frekvence do druhé. De Alba byl vedoucím autorem.

Teď, zpět na trampolínu. Ujistěte se, že profesor skočí pomalu, postdok ve středním kurzu a vysokoškolský student vysokou rychlostí. Představují přirozené způsoby trampolíny, což představuje grafenu.

Pokud profesor nejprve zahájí své pomalé skoky, následovaný vysokoškolským studentem mnohem rychleji, postdok - díky skoku, který se již děje - je přinucen k seskoku, vlastní rychlostí. A co víc, profesorovy skoky se stanou mnohem vyššími, než byly původně, jelikož jim energie přenáší z rychlejších propojů. Tento scénář se ve vaší zahradě vůbec nehraje, ale probíhá v grafenu kvůli jeho vysokému "pružnému modulu" - materiálovému vlastnictví, což znamená, že jakékoliv vibrace způsobí velké změny napětí v membráně.

Při použití této koncepce skupina vyráběla grafenové "bubny" o průměrech od 5 do 20 mikrometrů (1 milion mikrometrů =1 metr). Ty bubny mohou být spuštěny buď střídavým elektrickým polem nebo náhodnými tepelnými vibracemi jejich atomů (stejné atomové vibrace, které definují teplotu objektu); pohyb je detekován laserovou interferometrií, metodou navrženou před několika lety v Cornellovi v Haroldově Craigheadově skupině. Craighead je Charles W. Lake Jr. profesorem inženýrství a spolupracovníkem na této práci.

Externí napětí působící na grafenovou membránu působí jako druh "ladícího kolíku" pro ovládání napětí membrány a konstrukci spojky potřebné k ovládání jednoho oscilačního režimu tím, že vzrušuje druhou.

"Ukázali jsme, že existuje efekt, který přeměňuje energii z jednoho mechanického režimu na jiný mechanický režim, " řekl De Alba. "Umožňuje buď zvlhčení nebo zesílení vibrací jednoho režimu aktivací druhého režimu."

"Jste schopni změnit základní frekvenci pohybu tohoto objektu

.

v podstatě jeho tepelný pohyb, prostým aplikováním napětí, "řekla Parpia.

Termín "fononová dutina" byl vybrán, řekl De Alba, protože mechanický efekt je podobný jako optický dutý, který může být použit k přeměně energie z laserového světla na mechanický pohyb. Phonony jsou kvázi-částice používané k popisu vibrací stejným způsobem jako fotony jsou částice světla.

Tento objev připravuje cestu pro aplikaci grafénových mechanických rezonátorů v telekomunikačních aplikacích - například jako frekvenční mixéry.

"A protože grafen je pouze jeden atom tlustý, má tak nízkou hmotnost, že dělá velmi dobrý senzor síly, plynový senzor nebo tlakový senzor, " řekl De Alba. "Mohlo by se použít ve výzkumných laboratořích ke studiu ultra slabých sil."

Navíc, když jsou ochlazeny na téměř absolutní nulu, mohou tyto rezonátory hrát klíčovou roli při detekci nejmenších kvantových signálů a při identifikaci a vývoji nových bezpečných telekomunikačních technologií.

menu
menu