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2013年，佐治亚理工学院（GeorgiaInsTItuteofTechnology）的研究员称，通过计较机模仿，他们演示了石墨烯建造的纳米天线可以用于纳米呆板的网络中。可是他们并没有提到详细的纳米呆板。除了可以或许在纳米呆板之间通信外，石墨烯天线还能用于移动手机和网络毗连的条记本上，使它们获得更远的通信间隔。
新型天线的法门就是石墨烯，不像铜或其他质料，石墨烯利用很是少的能源就可以或许运行。由于石墨烯的蜂窝布局，所以它的外貌出产电子外貌波的范畴也最广。 有了石墨烯技能，我们可以制造出红外相控阵天线，这要一来无线传输速度就会快许多。不外它不是一下代无线技能，而是下下一代。 岂论奈何，相控阵天线之所以让我欢快，主要是因为通过对一系列独立发射器的相位和振幅举办独立节制，我们可以塑造辐射偏向图。看起来真的很酷。厥后，我进入了光学规模，节制独立激光器的相位与振幅，将它们组组合成单一、可哄骗的激光束……从技能上讲完全可以做到，但在抱负与实际陈设之间有很多障碍。 最近，研究人员已经证实，相位节制在装置中是可以实现的，装置比节制的光泽波长还要小。这是一个要害的进步，我们朝着没有光纤的高容量光通信技能前进了一大步。有了这种技能，5G之后的移动通信、家庭Wi-Fi不会再卡了。 有多灾？节制大量发射器的振幅与相位听起来很简朴。不妨想像一下，你要在Wi-Fi中告竣方针。Wi-Fi源的频率是5GHz，也就是说它的波长是6cm。再让我们假设一下，有16根天线，按4x4分列。假如我想节制每一根天线单位的相位，就要确保每一条波束有同样的长度（也就是波长的二十分之一：3mm）。要做到照旧相对容易的。 要节制相位与振幅，接下来尚有一件重要的事要做：你要调高可能调低天线单位的功率，在电路上安一些可变电容器，让每一个天线单位实现可变延迟。听起来简朴，我想汇报你，英国卫星广播公司（BriTIsh Satellite BroadcasTIng）的相控阵天线是假的，由此可以看出，相控阵天线绝非什么容易的技能。 此刻让我们进入光学规模。我们可以选择相对容易的路走，继承利用红外线，它的波长约莫是10μm（微米）。这样一来，4x4阵列波束需要的长度约莫是500nm（纳米）。看起来可行，可是要记着：假如利用光，重要的不可是波长，尚有其它对象。假如波束波长只有40μm，那么波束的折射率变革幅度不能高出1%。波束越长，折射率必需更靠近。当波长越来越短，可能发射器的间隔越来越远，要到达制造容差的要求也就变得越来越有挑战。 总之：搭建光相控阵天线是可行的，在节制严密的尝试室情况下，我们可以在常态情况中就可以做到；可是并不容易。假如想改变每一个阵列单位光束的相位和振幅，此刻还无法做到。 移相器改变光场的相位是相当容易的事，只需要让光跑远一点抵达目标地可能跑慢一点就行了。要做到有两种要领：一，从物理上拉伸光传输的路径，二，光会穿过质料，我们可以改变质料的折射率。后一种要领用得更多，但大多的质料只答允你对折射率进细微的调解。换言之，假如有什么装置可以节制光相位的变革，装置必需很长：假如折射率的变革幅度很小，你只能耽误间隔让相位改变。在整个长度上必需保持统一。 有一个要领更好：大幅调解折射率。为了到达方针，光需要对电子形成强有力的回响。也就是说我们要用到导体，好比铝可能金。惋惜的是光穿过金属时会反射，可能被接收。 只有一种环境破例，那就是光与金属中的电子团结，形成外貌等离子体。在这种环境下，光与电子举动团结在一起，形成迟钝移动的波，它会沿着金属外貌前进。假如你想计较一下折射率，按照流传速度的差异，折射率可以到达100（玻璃为1.3，大大都质料介于1-5）。 等离子体的移动有一个要害：它的流传速度与移动的电子数量关怀密切。 石墨烯帮上大忙石墨烯就是单层碳原子排成蜂窝布局。因为存在上述挑战，石墨烯可以发挥浸染。石墨烯是导体，可以支持外貌等离子体流传。不外石墨烯并不是金属，它实际上是一种半导体，像硅一样。石墨烯与硅有一个差异的处所，那就是自由移动的电子与受到原子限制的电子之间的能隙；石墨烯的能隙根基上便是零，而硅约为1伏特。当我们将电场应用于石墨烯，特别能量会让更多的电子酿成导电状态，这样就可以提高档离子体的移动速度。 |
