گروهی از محققان آمریکایی با استفاده از گرافن فناوری جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند سرعت ارتباطات دیجیتالی را افزایش دهد. آنها یک ابزار اُپتیکی کوچک ساخته‌اند که از گرافن برای روشن و خاموش کردن نور استفاده می‌کند.
افزایش سرعت ارتباطات اُپتیکی با استفاده از گرافن
محققان دانشگاه کالیفرنیا (UC) با استفاده
از گرافن فناوری جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند سرعت ارتباطات دیجیتالی
را افزایش دهد.
این گروه از محققان به‌رهبری پروفسور ژیانگ ژانگ یک ابزار اُپتیکی کوچک
ساخته‌اند که از گرافن برای روشن و خاموش کردن نور استفاده می‌کند. کلیدزنی
ویژگی بنیادی یک مدولاتور شبکه است که سرعت انتقال بسته‌های اطلاعاتی را
کنترل می‌کند. هر چقدر سرعت ارسال پالس‌های اطلاعاتی بالاتر باشد، حجم
اطلاعات قابل ارسال افزایش می‌یابد. محققان می‌گویند این فناوری می‌تواند
این امکان را برای کاربران فراهم کند که یک فیلم سه‌بعدی کامل با کیفیت
بسیار بالا را در عرض چند ثانیه به یک تلفن همراه هوشمند منتقل کنند.
پروفسور ژانگ که مدیریت مرکز علوم و مهندسی
نانومقیاس در دانشگاه کالیفرنیا را که متعلق به بنیاد ملی علوم (NSF) است،
بر عهده دارد می‌گوید: «این کوچک‌ترین مدولاتور اُپتیکی دنیاست؛ مدولاتور
قلب کنترل سرعت در انتقال داده‌ها به‌شمار می‌رود. گرافن امکان تولید
مدولاتورهایی را فراهم می‌کند که فشرده‌تر بوده و نسبت به فناوری‌های موجود
۱۰ برابر سریع‌تر هستند. این فناوری جدید توانایی ما در ارتباطات و محاسبات
اُپتیکی را بهبود می‌بخشد».
این پژوهشگران گرافن را به‌صورت الکتریکی به‌نحوی تنظیم کردند که طول موج‌های
مورد استفاده در انتقال داده‌ها را جذب کند. این یک ویژگی جدید برای گرافن
است که از سال ۲۰۰۴ به‌عنوان ماده شگفت‌انگیز شناخته می‌شود.
دکتر فنگ وانگ، استادیار فیزیک و مدیر گروه پژوهشی نانواُپتیک اَبَرسریع در
دانشگاه کالیفرنیا و همکار پروفسور ژانگ در این پروژه می‌گوید:«این فناوری
تأثیر بسیار گسترده‌ای خواهد داشت. به‌دلیل ویژگی‌های خاص گرافن همچون
انعطاف‌پذیری و راحتی ادغام با مواد دیگر می‌توان از مدولاتورهای مبتنی بر
این ماده علاوه بر ارتباطات سریع در کاربردهای غیرمعمول دیگر نیز بهره برد.
از گرافن می‌توان در مدوله کردن محدوده‌های فرکانسی جدیدی همچون نور مادون
قرمز میانی که به‌طور وسیعی در حسگری مولکولی به‌کار می‌رود، استفاده کرد».
اولین چیزی که نظر محققان دانشگاه برکلی را جذب کرد، رفتار فوتون‌ها و
الکترون‌ها در گرافن بود. آنها دریافتند که متناسب با اختلاف پتانسیل
اعمالی به این ماده می‌توان انرژی الکترون‌های آن را که به‌نام سطوح فِرمی
نامیده می‌شوند، تغییر داد. سطوح فِرمی نیز به نوبه خود طول موج جذب شده
توسط ماده را تعیین می‌کنند.
زمانی که اختلاف پتانسیل منفی با شدت کافی به گرافن اعمال می‌شود، الکترون‌ها
از گرافن بیرون کشیده شده و دیگر نمی‌توانند فوتون‌ها را جذب کنند.
بنابراین کلید نور «روشن» می‌شود، زیرا گرافن نمی‌تواند هیچ نوری را جذب
کند و کاملاً شفاف می‌شود.
تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری این حافظه‌ی نانوسیمی. دانشمندان NIST
بهترین ترتیب برای این لایه‌های دی‌الکتریکی را برای داشتن ساختار بهینه
افزاره‌های حافظه‌ای نانوسیمی سیلیکونی تعیین کرده‌اند.
در اختلاف پتانسیل‌های مثبت خاصی نیز گرافن
شفاف می‌شود، زیرا الکترون‌ها آنقدر به هم فشرده می‌شوند که دوباره قابلیت
جذب فوتون‌ها را از دست می‌دهند.
این پژوهشگران یک نقطه میانی را یافتند که در آن الکترون‌های گرافن فوتون‌ها
را جذب کرده و در نتیجه نور از گرافن عبور نمی‌کند و در این حالت کلید نور
«خاموش» می‌شود.
جزئیات این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.
