I ricercatori Ibm hanno annunciato di aver raggiunto una tappa importante per il futuro dei dispositivi wireless, realizzando un nuovo componente base per la loro realizzazione.
In uno studio pubblicato sulla rivista Science, i ricercatori hanno infatti illustrato il primo circuito integrato fabbricato utilizzando un wafer di grafene ed hanno dimostrato un prototipo di mixer a banda larga, in grado di operare a frequenze fino a 10 gigahertz (10 miliardi di cicli/secondo).
Progettato per le comunicazioni wireless, questo circuito integrato analogico basato su grafene potrebbe migliorare i dispositivi wireless attuali e lascia intravedere il potenziale per una nuova serie di applicazioni.
Alle frequenze convenzionali di oggi, i segnali dei telefoni cellulari e dei transceiver potrebbero essere migliorati, con la possibilità per i telefoni di funzionare dove oggi è impossibile, mentre, a frequenze molto più elevate, il personale militare e medico potrebbe vedere armi nascoste o condurre indagini diagnostiche senza i pericoli delle radiazioni posti dai raggi X.
Il grafene, il materiale elettronico più sottile, composto da un unico strato di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape, possiede eccezionali proprietà elettriche, ottiche, meccaniche e termiche, che potrebbero renderlo meno costoso e permetterebbe di consumare meno energia all'interno dei dispositivi elettronici portatili, come gli smartphone.
Nonostante i significativi progressi scientifici nella comprensione di questo nuovo materiale, e la dimostrazione di dispositivi ad alte prestazioni basati sul grafene, la sfida di integrare transistor al grafene con altri componenti su un unico chip non era stata vinta finora, soprattutto per la difficoltà di far aderire il film di grafene ai metalli ed agli ossidi e per l'assenza di processi di fabbricazione affidabili per realizzare in modo riproducibile circuiti e dispositivi.
Questo nuovo circuito integrato, composto da un transistor al grafene e da una coppia di induttori integrati in modo compatto su un wafer di carburo di silicio (SiC), supera numerosi ostacoli di progettazione grazie allo sviluppo di procedure di fabbricazione in scala wafer, che mantengono la qualità del grafene e ne consentono al contempo l'integrazione con altri componenti per formare circuiti complessi.
Il circuito funziona come un miscelatore di frequenze a banda larga, che produce segnali di uscita con frequenze miste (somma e differenza) dei segnali di ingresso.
I mixer sono componenti fondamentali di molti sistemi di comunicazione elettronici.
Il circuito integrato in grafene ha dimostrato la capacità di miscelare frequenze fino a 10 GHz ed una eccellente stabilità termica fino a 125 °C.
Questo traguardo, affermano alla Ibm, rappresenta anche un'importante pietra miliare per il programma Carbon Electronics for RF Applications (Cera), finanziato dalla Darpa.