Posledná nobelovka za fyziku a ultrarýchly internet? Ako to spolu súvisí?
Grafén, materiál za ktorého objav bola udelená posledná Nobelova cena za fyziku sľubuje mnohoraké, častokrát revolučné využitie. Výskum na Kalifornskej Univerzite (University of California), Berkeley s výsledkami publikovanými v májovom vydaní prestížneho vedeckého časopisu Nature je jedným z prvých, ktoré prinášajú praktickú aplikáciu (využitie) grafénu.
Tím vedený profesorom Xiang Zhangom vyvinul a postavil miniatúrny optický modulátor využívajúci grafén, tenkú, jeden atóm hrubú vrstvu kryštalického uhlíka, na zapínanie a vypínanie prenášaného svetla. Rýchlosť zapínania a vypínania je kľúčovou vlastnosťou sieťových modulátorov, ktoré kontrolujú rýchlosť akou sú prenášané dátove pakety po internete. Čím rýchlejšie sú dátové pulzy odosielané, tým viac dát sa prenesie. Na graféne založené modulátory môžu podľa vyjadrení výskumného tímu už čoskoro užívateľom priniesť prenos 3D filmov vo vysokom rozlíšení na smartfóny za pár sekúnd.
Najmenší optický modulátor na svete využívajúci elektrické signály na moduláciu (zapínanie/vypínanie) laserového lúča. Zdroj: UC Berkley
Ide o najmenší optický modulátor na svete s efektívnou plochou len 25 mikrometrov štvorcových, je teda približne 100 krát menší než súčasné zariadenia s rovnakou funkciou. Grafénový optický modulátor navyše umožňuje prenos signálu v širšom rozmedzí vlnových dĺžok až 1000 nanometrov (od ultrafialového po infračervené svetlo), v porovnaní s 10 nanometrami aktuálne využívaných prístrojov.
Citujúc vyjadrenie Xiang Zhanga pre www.spacedaily.com, "namiesto súčasného broadband (širokopásmového) internetového pripojenia budeme mať extremeband (extrémnepásmové) pripojenie. Dúfame v priemyselnú aplikáciu v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov".
| Grafén Predstavte si materiál tvorený len jednou vrstvou atómov. Hrubý len jednu sedem-milióntinu milimetra zložený z uhlíkových atómov v mriežke podobnej šesťuholníkovému drôtenému pletivu. A máte grafén. Ak 3 milióny vrstiev grafénu položíte na seba dostanete milimeter hrubú vrstvu materiálu, ktorý veľmi dobre poznáte, dostanete grafit. Grafit je tuha v ceruzke. Z tuhy v bežnej malej ceruzke tak teoreticky môžte dostať až desiatky metrov štvorcových grafénu. Z tuhy tejto ceruzky môžte vyrobiť miliardu optických grafénových modulátorov spomínaných v tomto článku. Jednou z mimoriadne výnimočných vlastností grafénu je jeho pevnosť. Ide o najpevnejší v súčasnosti známy kryštalický materiál. Išlo o neočakávanú vlastnosť grafénu. Nik nepredpokladal, že by tak tenký materiál (tenší než 1 atóm už žiaden materiál byť nemôže) mohol byť pri izbových teplotách stabilný. Už len tepelný pohyb atómov uhlíka mal kryštalickú štruktúru grafénu narušiť. Objav, že to tak v skutočnosti nie je viedol k udeleniu Nobelovej ceny za fyziku v roku 2010 ruským fyzikom Andre Geimovi a Konstantinovi Novoselovovi pôsobiacim na univerzite v Manchestri. Grafén má unikátne vodivostné vlastnosti. Žiaden iný materál nevedie elektróny podobným spôsobom. Ich pohyb sa dá opísať bez akejkoľvek efektívnej hmotnosti a jeho rýchlosť sa približuje k rýchlosti svetla. Navyše ide o materál prepúšťajúci svetlo, čo je veľkou výhodou pre niektoré aplikácie ako napríklad použitie v displejoch. Viac o graféne na http://sk.wikipedia.org/wiki/Grafén |
Zdroj: http://xlab.me.berkeley.edu/
LoPiO
passco
mano8
16cmfan