::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Создан маломощный микроволновый передатчик на основе дисульфида молибдена MoS₂
Для дальнейшего развития систем беспроводной связи инженеры-электронщики пытаются разработать новые устройства, которые работают в микроволновом диапазоне частот (1–300 ГГц), теряя при этом мало энергии при передаче сигналов. В идеале эти схемы также должны быть более компактными, чем существующие решения, так как это помогло бы уменьшить общие размеры систем связи.
Двумерные (2D) полупроводниковые материалы, состоящие из одного атомного слоя, могут преодолеть ограничения объемных материалов, поскольку они тоньше и обладают выгодными электрическими свойствами. Среди этих материалов дисульфида молибдена (MoS₂) был признан особенно перспективным для разработки микроволновых схем и других компонентов для систем связи.
Исследователи из Фуданьского университета разработали и изготовили новые интегрированные микроволновые передатчики, которые могут управлять радиолучами электронным способом, на основе монослойных пластин MoS₂. Было обнаружено, что эти транзисторы, представленные в статье, опубликованной в Nature Electronics, демонстрируют как низкие потери энергии во время передачи, так и низкое энергопотребление.
«Маломощные микроволновые системы с минимальными потерями требуются из-за растущего спроса на более эффективные системы связи», — считают Тяньсян Ву, Лиюань Чжу и их коллеги в своей статье. «Двумерные полупроводники потенциально могут быть использованы для создания маломощных микроволновых схем, но разработка интегрированных двумерных микроволновых систем остается ограниченной. Мы сообщаем об интегрированных двумерных передатчиках, изготовленных на четырехдюймовом монослое MoS2 ».
Ученые изготовили 4-дюймовые пластины MoS₂ и построили свои микроволновые передатчики непосредственно на этих пластинах. В созданном ими передатчике 16 передающих элементов микроволнового сигнала расположены в сетке 4 х 4.
«Потери при передаче монослоя MoS2 канал в коммутаторе составляет 0,51 дБ, а потребляемая мощность полного 16-элементного передатчика — 3,2 μВт», — пишут исследователи. «Передатчик с фазированной антенной решеткой 4 × 4, который обеспечивает как связь, так и радиолокационные функции, демонстрирует полосу пропускания 6 ГГц, угол сканирования луча от −35° до 35°, расстояние передачи 136 м и время ожидания 26 дней при питании от батареи емкостью 1000 мАч».
В первоначальных испытаниях компактный передатчик, разработанный учеными, показал очень многообещающие результаты, в том числе удивительно низкое энергопотребление и потери энергии для 2D-микроволновых систем на основе материалов. Передатчик также поддерживает работу в двух режимах, что означает, что он может поддерживать как связь, так и радиолокационные технологии в одном устройстве. Его увеличенный срок службы также может быть выгоден для разработки маломощных носимых устройств и непривязанных роботизированных систем.
«Наша полная система на уровне доски имеет размер около 3 × 2 см2, и мы показываем, что его можно интегрировать в маленькую модель насекомого», — пишут авторы.
В будущем микроволновый передатчик, разработанный этой командой исследователей, может быть усовершенствован, интегрирован в различные электронные устройства и оценен в реальных условиях. В конечном счете, это может способствовать развитию систем связи, мелкой электроники и даже роботов, вдохновленных насекомыми.