Спільній групі учених із США і Італії вдалося створити першу інтегральну схему на основі графену, що представляє собою генератор, що функціонує на гигагерцовых частотах. Схема включає в себе кільце з елементарних осциляторів. Як вважають вчені, розроблена схема є важливим (не достающим) кроком на шляху до створення будь-яких мікрохвильових пристроїв на основі графену.
Графен, що представляє собою двовимірний шар атомів вуглецю, що утворюють гексагональну кристалічну решітку, а також інші двовимірні матеріали (наприклад, молибденит) дуже перспективні з точки зору застосування в електроніці майбутнього.
Головна перевага подібних низьковимірних систем полягає в тому, що вони дозволяють зробити пристрої, характерні розміри яких менше 10 нм (на відміну від сучасних низьковимірних систем, при таких масштабах пристрою з кремнію наближаються до технологічного межі своїх можливостей).
Проте до цих пір ніхто не міг продемонструвати успішного створення високочастотних цифрових схем на основі цих матеріалів. Кращий з раніше створених генераторів з нанотрубок працює на частоті 50 МГц.
Намагаючись знайти рішення, що дозволяє значно підвищити тактову годину роботи, спільна група вчених з Politecnico di Milano (Італія) і University of I llinois (США) прийшла до перших позитивних результатів.
На основі графену дослідники створили високочастотну цифрову схему, що складається з елементарних осциляторів. Одержаний генератор не тільки працює на частоті 1.28 ГГц; він також виявився менш чутливим до коливань напруги живлення в порівнянні зі звичайними кремнієвими CMOS, а також які проводилися раніше осциляторами з двовимірних матеріалів, згаданими вище. Цікаво, що подібна ідеологія компонування могла б застосовуватися і для будь-яких інших низько-розмірних матеріалів.
Як відомо, генератори є одним з основних компонентів сучасної аналогової електроніки (наприклад, радіочастотної або мікрохвильової електроніки, заснованої на підсилювачах, генераторах і микшерах). Оскільки раніше вченим вже вдалося створити підсилювачі і мікшери, представлений у роботі генератор є останнім необхідним елементом для створення повністю графенових електричних ланцюгів, що працюють в мікрохвильовому діапазоні.
Варто відзначити, що в рамках роботи вченим також вдалося створити новий тип мікшера частот. Всі продемонстровані раніше схеми мікшерів на основі графену не можна було назвати автономними – їм усім потрібні були зовнішні осцилятори для нормального функціонування. Нового пристрою це не потрібно.
Як вважають самі вчені,
їх робота значно просуває науковий світ в сфері вивчення низьковимірних наноматеріалів, а так само в їх практичному застосуванні, зокрема, у високошвидкісних цифрових і аналогових пристроях.
Наукова група сподівається, що їх успіхи підштовхнуть інші команди на нові розробки, що забезпечить досить швидкий перехід ід їй комерційний сектор.
Детальні результати роботи вчених опубліковані в журналі ACS Nano.
