Forskare vid UC Riverside Bourns College of Engineering har byggt och framgångsrikt testat en förstärkare gjord av grafen som kan leda till effektivare kretsar i elektroniska chips, som de som används i Bluetooth-headset och avgiftsuppbördsenheter i bilar.

grafen, en enatoms tjock kolkristall, isolerades första gången 2004 av Andre Geim och Konstantin Novoselov, som vann Nobelpriset i fysik denna månad för det arbetet. Grafen har många extraordinära egenskaper, inklusive överlägsen elektrisk och värmeledningsförmåga, mekanisk styrka och unik optisk absorption.

Demonstrationen vid UCR av grafenförstärkaren med signalbehandlingsfunktioner är ett stort steg framåt inom grafenteknologin eftersom det är en övergång från individuella grafenenheter till grafenkretsar och chips, sa Alexander Balandin, professor i elektroteknik, som utförde arbetet tillsammans med en doktorand och forskare vid Rice University.

Trippellägesförstärkaren baserad på grafen har fördelar jämfört med förstärkare byggda av konventionella halvledare, som kisel, sa Balandin, som också är ordförande för UC Riverside Materials Science and Engineering-programmet. Grafenförstärkaren avslöjar större funktionalitet och en snabbare hastighet på grund av grafens elektriska ambipolaritet (strömledning av negativa och positiva laddningar).

Den kan växlas mellan olika driftlägen genom en enkel ändring av pålagd spänning. Dessa egenskaper förväntas resultera i enklare och mindre chips, en snabbare systemrespons och mindre strömförbrukning.

Den experimentella demonstrationen av grafenförstärkarens funktionalitet rapporterades förra veckan i tidskriften ACS Nano .

Tillverkningen och experimentella tester utfördes i Balandins Nano-Device Laboratory. Medförfattarna till tidningen är Guanxiong Liu, en av Balandins doktorander, Kartik Mohanram, en biträdande professor vid Rice University, och Xuebei Yan, en av Mohanrams doktorander.

Forskarna från Rice University designade förstärkaren och testprotokollet. Liu byggde enheten i UCR-renrummet. Liu och Yan testade sedan förstärkaren i Balandins labb.

Trippellägesförstärkaren kan laddas när som helst under drift i de tre lägena:positiv, negativt eller båda. Genom att kombinera dessa tre lägen, forskarna visade att förstärkaren kan uppnå den modulering som krävs för fasskift- och frekvensskiftnyckel, som används i stor utsträckning i trådlösa och ljudapplikationer.

Dessa applikationer inkluderar:Bluetooth-headset för mobiltelefoner; radiofrekvensidentifiering (RFID), som används i trådlösa produkter, inklusive avgiftsuppbördsanordningar i bilar, kort som används för att betala för kollektivtrafik och identifieringsetiketter på djur; och ZigBee, ett kommunikationsprotokoll som används i enheter som t.ex. trådlösa ljusbrytare med lampor och elmätare med in-home-display.