英国科学家发现比光纤快近百倍的传输介质

2011-08-31 10:18

　　近日，英国科学家发现了一种效率远远高于目前光纤技术的通信介质材质——石墨烯，这种与石墨结合的电浆纳米微小金属结构可以比目前最快的光纤快数十到上百倍。

　　石墨烯在2004年首次被发明，这是目前发现的最薄和强度最高的晶体材料，它可以像橡胶一般被拉伸，也可以和硅技术完美配合，同时又是热能和电能的特殊导体，并且制造起来也很便宜，引发公司和研究人员的关注。

　　石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。

　　人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了70%-80%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非同寻常的优良特性。

　　石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的，现在，这个角色还在由硅担当，但硅的时代似乎就要结束。去年10月，IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器，接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。

　　截至目前为止，使用石墨烯材料的主要挑战是光传导能力较差，但英国的研究人员减少了这种影响，将其应用到通信设备中，实现了速度的突破。

　　早在今年5月，美国加州大学伯克利分校的研究人员也展示了用类似材料制造的光子开关。

　　相信英国科学家这一发现，必然会促进光学传输技术的发展，若能实现应用的话，将会给光通讯行业掀起新的革命浪潮。