据加拿大华人网5月24日报道,美国加州大学柏克莱分校劳伦斯国家实验室的华裔教授张翔、助理教授王枫和博士后研究员刘明等组成的团队,共同研制出全球最小的“石墨烯光学调制解调器”(调制解调器俗称“猫”)。它比头发丝还要细400倍,可高速传输信号,有望将网速提高1万倍,1秒钟下载1部高清电影指日可待。
石墨烯“遭电击” 变身“光线开关”
2004年,英国曼彻斯特大学物理学教授海姆和诺沃肖洛夫成功分离出石墨烯──全球最薄却最坚硬的纳米材料。刘明等人灵机一动,开始研究用石墨烯制成光学调制解调器。他们发现,施加不同电压,石墨烯中电子的能量(费米能级)会改变,而石墨烯是否吸收光线也会决定其费米能级。当施加充足负电压时,电子被吸出石墨烯并不再吸收光子,因此,当光子通过石墨烯时,石墨烯完全透明,可以“打开”光线。而当施加某种正电压时,电子紧密包裹在一起,同样无法吸收光子。但是,研究人员发现,当电压在某个临界点时,电子可以阻止光子通过,从而“关闭”光线。于是,石墨烯便有了打开或关闭光线的能力,可以充当调制解调器。
网络传输极高速高清电影瞬间下
在柏克莱大学做博士后的刘明表示,调制解调器用于调节光束开关,把电子信号转化成光学信号,传输数字信息。现有网络传输以铜导线为主,已到瓶颈阶段。科学家都在研究用光来传输信息,但现有的光学调制解调器不是成本太高就是体积太大,还会对温度过于敏感。该团队制造的石墨烯调制器,传输速度达1GHz,理论上可达 500GHz。当互联网达到如此高速时,可更快捷分享视频信息,把一部高清电影下载到手机只需1秒钟。
将光学调制解调器嵌入CPU之中
石墨烯调制解调器具有两大优势,一是价廉物美,二是体积小。目前市场上的光学调制解调器5250美元一个,约合人民币3.4万元,而石墨烯调制解调器只需几美元。它的个头却比头发丝还要细400倍,可以与计算机的任何器件相结合,最终可以把它集成到中央处理器(CPU)中。