Nano-Trampolin aus Graphen als Radioantenne

Nobelpreis-Material eignet sich als einfacher und eleganter Empfänger für Radiowellen

Nano-Trampolin
Nano-Trampolin

New York (USA) - Winzig klein sind die Antennen, die Gespräche und Internetdaten im Handy empfangen. Noch weiter schrumpfen könnten sie in Zukunft mit hauchdünnen Schichten aus Kohlenstoff, die wie ein Trampolin über einen elektrischen Schaltkreis gespannt werden. Über diese neue Anwendung des vielseitigen Materials, für dessen Erforschung André Geim dieses Jahr den Physiknobelpreis erhalten hat, berichten amerikanische Forscher vorab in einem Beitrag für die Wissenschaftsdatenbank Arxiv.org

"Diese Technik ebnet den Weg für Graphen in Radiowellen-Modulen wie beispielsweise Filtern und Oszillatoren", schreiben James Hone und seine Kollegen von der Columbia University in New York. In aufwändiger Handarbeit spannten die Forscher ein kleines Stück Graphen über eine Elektrode. Über elektrische Kontakte legten sie eine Spannung an dieses Nanotrampolin an. Treffen nun Radiowellen mit der Frequenz von 33,27 Megahertz auf dieses Modul, wird das Trampolin in Schwingung versetzt. Die Folge sind winzige Änderungen in der Kapazität, die sehr genau gemessen werden können.

Mit diesem nanomechanischen Aufbau lassen sich Radiowellen sehr empfindlich empfangen. Allerdings funktioniert das Nanotrampolin bisher nur bei tiefkalten Temperaturen von fast minus 200 Grad Celsius. Doch in weiteren Versuchen wollen Hone und Kollegen sowohl bei höheren Temperaturen arbeiten als auch den Frequenzbereich mit anderen Graphenschichten bis hin zu Gigahertz-Frequenzen erweitern. Diese Radiowellen sind von großer Bedeutung für die Datenübertragung in schnellen Mobilfunknetzen.

Das aktuelle Ergebnis belegt wieder einmal, dass die nur eine Atomlage dünnen Graphenschichten zu zahlreichen neuen Anwendungen taugen. Andere Forschergruppen konnten mit Graphen bereits flexible Kontaktschichten für rollbare Bildschirme, effiziente Stromspeicher, schnelle Schaltkreise und sogar Apparate zur künftigen günstigen Entschlüsselung von Erbgutsträngen entwickeln. Marktreif ist noch keine dieser Erfindungen, doch da sich Graphen einfach aus billigen Graphit herstellen lässt, muss in den kommenden Jahre mit vielen neuen Produkten gerechnet werden.