Internetanslutningshastigheter kan vara tiotals gånger snabbare än de är för närvarande, tack vare forskning från University of Manchester -forskare som använder underligt material grafen.
Skriver i tidningen Naturkommunikation , ett samarbete mellan universiteten i Manchester och Cambridge, som inkluderar nobelprisvinnande forskare professor Andre Geim och professor Kostya Novoselov, har upptäckt ett avgörande recept för att förbättra egenskaper hos grafenanordningar för användning som fotodetektorer i framtida höghastighetsoptisk kommunikation.
Genom att kombinera grafen med metalliska nanostrukturer, de visar en tjugofold förbättring av skörd av ljus med grafen, vilket banar väg för framsteg inom höghastighetsinternet och annan kommunikation.
Genom att sätta två nära varandra placerade metalltrådar ovanpå grafen och skina ljus på denna struktur, forskare visade tidigare att detta genererar elkraft. Denna enkla enhet presenterar en elementär solcell.
Ännu viktigare för applikationer, sådana grafenenheter kan vara otroligt snabba, tiotals och potentiellt hundra gånger snabbare än kommunikationshastigheterna i de snabbaste internetkablarna, vilket beror på elektronernas unika karaktär i grafen, deras höga rörlighet och höga hastighet.
Den största stötesten mot praktiska tillämpningar för dessa annars mycket lovande enheter har hittills varit deras låga effektivitet. Problemet är att grafen - det tunnaste materialet i världen - absorberar lite ljus, ungefär bara 3%, medan resten går igenom utan att bidra till elkraften.
Manchester -forskarna har löst problemen genom att kombinera grafen med små metalliska strukturer, speciellt arrangerad ovanpå grafen.
Dessa så kallade plasmoniska nanostrukturer har dramatiskt förbättrat det optiska elektriska fältet som känns av grafen och effektivt koncentrerat ljus i det en-atom-tjocka kolskiktet.
Genom att använda den plasmoniska förbättringen, ljusskördens prestanda för grafen ökades med tjugo gånger, utan att offra något av dess hastighet. Den framtida effektiviteten kan förbättras ytterligare.
Dr Alexander Grigorenko, en expert på plasmonik och en ledande medlem i teamet, sa:"Graphene verkar vara en naturlig följeslagare för plasmonik. Vi förväntade oss att plasmoniska nanostrukturer skulle kunna förbättra effektiviteten hos grafenbaserade enheter men det har kommit som en trevlig överraskning att förbättringarna kan bli så dramatiska."
Professor Novoselov tillade:"Tekniken för grafenproduktion mognar dag för dag, som har en omedelbar inverkan både på den typ av spännande fysik som vi hittar i detta material, och om genomförbarheten och utbudet av möjliga tillämpningar.
"Många ledande elektronikföretag överväger grafen för nästa generation av enheter. Detta arbete ökar verkligen grafens chanser ytterligare."
Professor Andrea Ferrari, från Cambridge Engineering Department, som leder Cambridge -insatsen i samarbetet, sa "Hittills, grafenforskningens huvudfokus har legat på grundläggande fysik och elektroniska enheter.
"Dessa resultat visar sin stora potential inom fotonik och optoelektronik, där kombinationen av dess unika optiska och elektroniska egenskaper med plasmoniska nanostrukturer, kan utnyttjas fullt ut, även om det inte finns någon bandgap, i en mängd användbara enheter, såsom solceller och fotodetektorer "
Grafen är ett nytt tvådimensionellt material som kan ses som ett monoskikt av kolatomer anordnade i ett sexkantigt galler.
Det är ett undermaterial som har ett stort antal unika egenskaper och som för närvarande övervägs i många nya tekniker.
Världens tunnaste material upptäcktes vid University of Manchester 2004, som erkändes av Nobelpriset i fysik 2010 som tilldelades Geim och Novoselov för deras "banbrytande experiment angående det tvådimensionella materialet grafen".
