• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Superszybka sieć w zasięgu ręki

    28.09.2011. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Co stanie się, jeśli połączymy grafen z nanostrukturami metalicznymi? Nowe brytyjskie badanie pokazuje ulepszone właściwości zbierania światła przez grafen, które mogą doprowadzić do powstania superszybkiego Internetu. Opublikowane w czasopiśmie Nature Communications badanie było częściowo finansowane ze środków trzech projektów unijnych: RODIN, GRAPHENE i NANOPOTS. Projekt RODIN ("Zawieszone nanostruktury grafenowe") otrzymał dotację 2,85 mln euro z obszaru tematycznego "Nanonauki, nanotechnologie, materiały i nowe technologie produkcyjne" (NMP) siódmego programu ramowego (7PR). Projekty GRAPHENE ("Fizyka i zastosowania grafenu") i NANOPOTS ("Optoelektronika polimerów opartych na nanorurkach") uzyskały granty startowe Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych w wysokości odpowiednio 1,78 mln i 1,8 mln euro.

    Zespół badawczy, w którego skład wchodzili laureaci Nagrody Nobla prof. Andre Geim i Konstantin Nowosiołow, z Uniwersytetów w Manchesterze i Cambridge, rozwiązał zagadkę, która może pozwolić poprawić wydajność urządzeń grafenowych do zastosowania jako fotodetektory w szybkiej komunikacji optycznej.

    Połączenie grafenu z metalicznymi nanostrukturami oznacza znaczne usprawnienie zbierania światła przez grafen, bez utraty prędkości. Odkrycie powinno zrewolucjonizować nie tylko Internet, ale i inne technologie komunikacyjne. Jedną z najważniejszych cech urządzeń grafenowych jest bardzo duża szybkość, o wiele większa niż w przypadku aktualnie stosowanych kabli internetowych.

    Naukowcy umieścili na grafenie dwa położone blisko siebie metalowe przewody, po czym oświetlili całą konstrukcję. Powstały układ wytwarza energię elektryczną. Według naukowców, to proste urządzenie jest elementarnym ogniwem słonecznym.

    Największym problemem okazała się dla badaczy mała wydajność. Grafen to najcieńszy materiał na Ziemi, pochłaniający tylko 3% światła. Pozostałe światło przechodzi przez materiał, nie wytwarzając energii elektrycznej. Aby otrzymać oczekiwane rezultaty, naukowcy połączyli grafen z małymi metalicznymi strukturami.

    Plazmoniczne nanostruktury pomogły ulepszyć parametry pola elektrycznego absorbowanego przez grafen i skupić światło na pojedynczej warstwie atomów węgla.

    "Grafen wydaje się być naturalnym towarzyszem plazmoniki" - mówi dr Alexander Grigorenko z Manchesteru. "Spodziewaliśmy się, że plazmoniczne nanostruktury mogą zwiększyć wydajność urządzeń grafenowych, ale skala tego zjawiska pozytywnie nas zaskoczyła".

    Z kolei prof. Nowosiołow, także z Uniwersytetu w Manchesterze, mówi: "Technologia produkcji grafenu jest coraz doskonalsza, co ma bezpośredni wpływ zarówno na rodzaj własności fizycznych, jakie znajdujemy w tym materiale, jak i zakres możliwych zastosowań. Wiele wiodących firm z branży elektronicznej uważa grafen za technologię urządzeń przyszłości. Nasza praca otworzy przed grafenem jeszcze więcej możliwości".

    Komentując wyniki badań, profesor Uniwersytetu Cambridge Andrea Ferrari mówi: "Jak dotąd głównym przedmiotem badań nad grafenem były jego podstawowe własności fizyczne oraz urządzenia elektroniczne. To badanie pokazuje, że istnieje także ogromny potencjał w fotonice i optoelektronice, gdzie połączenie wyjątkowych właściwości optycznych i elektronicznych tego materiału z plazmonicznymi nanostrukturami, nawet przy braku tzw. przerwy energetycznej, można w pełni wykorzystać w szeregu przydatnych urządzeń, takich jak ogniwa słoneczne czy fotodetektory".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Grafen – jest płaską strukturą złożoną z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Ze względu na wygląd przypomina plaster miodu. Ponieważ materiał ten ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Opis teoretyczny grafenu powstał już w 1947 w pracy Wallace’a. Jednak w tym samym okresie opublikowano szereg innych prac, w których dowodzono, że grafen, jak i inne materiały dwuwymiarowe, nie może istnieć w przyrodzie. Grafan – związek chemiczny, substancja będąca modyfikacją grafenu. Jest to uwodorniony grafen. Transformacja ta czyni bardzo silnie przewodzący grafen izolatorem. Grafen – płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał ten kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Grafen jest przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na różne właściwości, w tym elektryczne i mechaniczne.

    Fluorografen - materiał podobny do teflonu, jednak o płaskiej strukturze i lepszej wytrzymałości. Powstaje wskutek dołączania atomów fluoru do grafenu. Andriej Konstantinowicz Gejm, Andre Geim (ros. Андрей Константинович Гейм; ur. 21 października 1958 w Soczi) — fizyk rosyjsko-holenderski pochodzenia niemieckiego, laureat Nagrody Nobla (2010), znany przede wszystkim jako jeden z odkrywców grafenu.

    Jacek Baranowski (fizyk): Jacek Baranowski (ur. 19 marca 1939 r. w Warszawie) – profesor fizyki, specjalista w zakresie fizyki ciała stałego. Jeden z inicjatorów badań nad grafenem w Polsce. EITT (EIB/KNX Interworking Test Tool) - program do testowania zgodności urządzeń magistralnych ze standardem komunikacji systemu EIB/KNX, wykorzystywany przede wszystkim przez producentów takich urządzeń do testowania aplikacji oraz certyfikacji. Oprogramowanie EITT pozwala na przykład na wysyłanie wadliwych telegramów, co daje możliwość sprawdzenia odporności urządzeń na tego rodzaju niekorzystne zjawiska, mogące wystąpić w realnie funkcjonującej sieci sterowania. Mozliwe jest również sprawdzenie zgodności aplikacji urządzeń ze standardami ESI.

    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA. Integracja automatyki (integracja systemów automatyki przemysłowej) – ogół prac związanych z automatyzacją procesów przemysłowych: od projektowania, ewentualnie doboru urządzeń lub elementów systemu, przez montaż, po wdrożenie i uruchomienie urządzeń lub systemów do kontroli i sterowania pracą innych urządzeń technicznych, a także włączanie tych urządzeń lub systemów do współpracy z już funkcjonującymi systemami automatycznymi i informatycznymi.

    Olbrzymie rurki węglowe (ang. colossal carbon tubes, CCTs) – alotropowa odmiana węgla w postaci rurek o średnicach od 40 do 100 μm. Mają strukturę inną niż nanorurki węglowe, których średnice są rzędu nanometrów. Ściany olbrzymich rurek nie są pojedynczymi warstwami grafenu, ale wielowarstwowymi strukturami o grubości ponad 1 μm, pofałdowanymi i posiadającymi puste przestrzenie rozdzielone membranami, podobnie jak w tekturze.

    Przetwarzanie bez granic (ang. pervasive computing lub ubiquitous computing), także przetwarzanie rozpowszechnione - pojęcie ilustrujące użycie urządzeń komputerowych we wszystkich możliwych dziedzinach życia, szczególnie zastosowanie urządzeń mobilnych, jak telefony komórkowe, komputery przenośne, PDA i inne, oraz sieci bezprzewodowych. Pojęcie to jest także rozszerzane na zastosowanie urządzeń, o których obecności lub przynajmniej zasadach działania, zwykły użytkownik nie wie, jak procesory wbudowane w wiele urządzeń codziennego użytku.

    Przechowywanie energii odbywa się za pomocą urządzeń lub fizycznych nośników, które magazynują energię, by móc ją później efektywnie wykorzystać. Urządzenie przechowujące energię zwane jest akumulatorem. Etykieta energetyczna – etykieta zawierająca informacje o klasie energetycznej i podstawowych parametrach urządzenia, np. zużyciu energii, poziomie hałasu. W Unii Europejskiej muszą w nią być zaopatrzone urządzenia AGD oraz źródła światła. Etykieta taka daje konsumentowi możliwość porównania różnych urządzeń.

    Synapse Network Appliance Protocol (SNAP) - jest to protokół komunikacyjny opracowany i rozwijany w firmie Synapse. Stanowi podstawę dla zintegrowanego standardu sieci bezprzewodowych dostarczanego przez tą firmę, a przeznaczonego dla komunikacji między urządzeniami elektronicznymi. SNAP i rozwiązania oferowane przez Synapse mogą być stosowane w przypadkach, w których zachodzi potrzeba koordynowania pracy wielu urządzeń i wymiany danych między nimi bez zaangażowania w ten proces człowieka, np. budynki inteligentne, systemy alarmowe, koordynacja pracy urządzeń przemysłowych, monitoring urządzeń medycznych itd. Rozwiązania dostarczane przez Synapse są niedrogie we wdrożeniu, proste w instalacji i obsłudze. Do zarządzania siecią stworzone jest odpowiednie oprogramowanie administracyjne Synapse Portal. Aby zaprogramować urządzenia połączone w sieć nie jest konieczna wiedza na temat samego jej działania. Ciągłe monitorowanie również nie jest konieczne, wystarczy aby administrator wyposażony w komputer z aplikacją Synapse Portal tymczasowo podłączył się do sieci i wprowadził pożądane instrukcje określające pracę urządzeń wewnątrz sieci. Z-Wave − protokół bezprzewodowy służący do połączenia w jedną, zdalnie sterowaną sieć wykorzystywany w systemach inteligentnego zarządzania budynkiem.
    Ideą protokołu z-wave jest synchronizacja urządzeń automatyki domowej w topologii mesh, tak zwanej sieci kratowej. Każde urządzenie komunikuje się z centralą inteligentnego zarządzania będąc zarazem przekaźnikiem sygnału dla innych urządzeń. Umożliwia to zbudowanie bezprzewodowej sieci zarządzania budynkiem o cztery razy większym zasięgu niż zasięg połączenia pomiędzy dwoma urządzeniami z-wave. Wyjątkiem są urządzenia zasilane bateryjnie, które za względu na oszczędność źródła zasilania mają wyłączoną możliwość przekazywania sygnału. System charakteryzuje się cechą która umożliwia instalację inteligentnego zarządzania budynkiem, nie wymagającą ingerencji w strukturę budynku i instalację elektryczną.


    Standard RS-232 opisuje sposób połączenia urządzeń DTE (ang. Data Terminal Equipment) tj. urządzeń końcowych danych (np. komputer) oraz urządzeń DCE (ang. Data Communication Equipment), czyli urządzeń komunikacji danych (np. modem). Standard określa nazwy styków złącza oraz przypisane im sygnały a także specyfikację elektryczną obwodów wewnętrznych. Standard ten definiuje normy wtyczek i kabli portów szeregowych typu COM. Standard RS-232 (ang. Recommended Standard) opracowano w 1962 roku na zlecenie amerykańskiego stowarzyszenia producentów urządzeń elektronicznych (Electronic Industries Alliance) w celu ujednolicenia parametrów sygnałów i konstrukcji urządzeń zdolnych do wymiany danych cyfrowych za pomocą sieci telefonicznej.

    Dodano: 28.09.2011. 16:37  


    Najnowsze