Ученые из Новосибирска совершили прорыв в создании материалов для связи будущего. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера и Института физики полупроводников СО РАН впервые в России разработали технологию печати ультратонких графеновых пленок, которые станут ключевым элементом будущих систем связи шестого поколения (6G).
Новый композитный материал, состоящий из графеновых наночастиц, продемонстрировал уникальные электропроводящие свойства. Как отметил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Василий Герасимов, проводимость полученных пленок всего на порядок ниже, чем у традиционных металлов. Это открывает путь к их использованию в терагерцевой интегральной плазмонике — основе для устройств 6G.
Главной инновацией исследования стало применение метода терагерцевой плазмонной рефрактометрии для анализа пленок толщиной от 15 до 400 нанометров. Как объяснили ученые, изучение оптических свойств графенового композита было чрезвычайно сложной задачей из-за его неоднородной наноструктуры, состоящей из мельчайших частиц размером в несколько нанометров.
«Графен, в отличие от привычного графита, представляет собой монослой толщиной в полнанометра и обладает совершенно другими свойствами», — пояснила доктор физико-математических наук Ирина Антонова. Чем тоньше материал, тем выше его проводимость и теплоемкость.
Технологический процесс создания графеновых «чернил» для печати включает многоэтапную обработку. Природный графит сначала измельчают в диспергаторе, а затем подвергают химической обработке и разделению на фракции. Только после этого получаются чернила, пригодные для печати пленок с заданными свойствами.
Для исследования характеристик материала физики использовали поверхностные плазмон-поляритоны — особые электромагнитные волны, которые двигаются вдоль поверхности проводника и точно «считывают» его оптические свойства.
Результаты работы, опубликованные в авторитетном журнале IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, лягут в основу создания нового поколения биологических сенсоров и плазмонных микросхем терагерцевого диапазона.