Умная пыль

Современные достижения в области наноэлектроники позволяют создавать не только микроскопические элементы для электронных устройств, но и сами электронные устройства размерами в несколько нанометров. Однако эти разработки пока еще далеки от практического применения. И одной из причин этому является невозможность традиционной радио и оптической связи при таких размерах. Но исследователи из технологического института штата Джорджия, похоже, нашли решение этой проблемы, приблизившись вплотную к созданию так называемой «умной пыли».

Если быть точным, то они создали прототип наноантены из графена, которая может быть использована для связи с электронными компонентами в миллиметровом диапазоне длин радиоволн.

Уникальность самого графена в данном случае в том, что его свободные электроны, которые участвуют в переносе электрического заряда, двигаются практически с постоянной скоростью, равной 0,3 от скорости света, причем независимо от их энергии. Это означает, что длина волны излучения или радиосигнала при использовании свободных электронов графена будет в несколько сотен раз меньше длин волн обычного электромагнитного излучения. То есть, используя графеновую наноантену можно осуществить связь между отдельными электронными компонентами и их цепями в нанометровом размере с той же эффективностью, что и передавать сигналы традиционным способом, но с гораздо большими габаритами самих антенн.

При этом наноантены потребляют значительно меньше энергии, чем те же лазеры, которые в принципе могли бы эффективно работать при таких маленьких размерах.

На практике это выглядит так. Внешнее электромагнитное поле, направленное на наноантену, возбуждает в ней активность. При этом на поверхности графена высвобождаются свободные электроны (умная пыль), которые взаимодействуют с другими компонентами, установленными рядом с этой антенной. В результате получаем эффективно взаимодействующую между собой электронную схему, размеры которой составляют несколько нанометров.

И хотя концепция пока что не выходит за рамки практических наработок, потенциальное использование умной пыли, а также производящих ее антенн – просто неограниченно. Это и передача телевизионных и интернет сигналов по спутнику в значительно больших, чем сейчас объемах, и применение значительно меньших по размеру диагностических и лечебных приборов в медицине, и исследования в различных областях науки на новом уровне, и многое другое.