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Zusätzlich zu den zahlreichen Anwendungen, die wir bereits von dem so genannten „Wundermaterial“ kennen, könnte Graphen nach neuen Berechnungen eines deutschen Physikers der Universität Augsburg als Frequenzvervielfacher eingesetzt werden, um Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich zu erreichen.

Einem auf nanotechweb.org veröffentlichten Artikel zufolge deuten neue Berechnungen eines deutschen Physikers darauf hin, dass Graphen als ein inhärent starkes nichtlineares Bauelement oder ein „Frequenzvervielfacher“ funktionieren könnte. Dies bedeutet, dass das auch als „Wundermaterial“ bezeichnete Nanomaterial zur Erzeugung von Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich verwendet werden könnte, indem es mit leichter zugänglichen Frequenzen wie Mikrowellen bestrahlt wird.

Graphen ist ein Nanomaterial, das aus einer zweidimensionalen, nur ein Atom dicken Kohlenstoffschicht besteht und 2004 von Andre Geim und seinen Kollegen an der Universität Manchester und dem Chernogolovka Institute of Microelectronics Technology in Chernogolovka, Russland, entwickelt wurde.

Graphen wird aus Graphit hergestellt, der Kohlenstoffform, die in Bleistiften verwendet wird, und weist einige ungewöhnliche physikalische Eigenschaften auf, darunter die Tatsache, dass sich die Elektronen des Materials wie relativistische Teilchen verhalten, die im Ruhezustand masselos sind und sich mit etwa 106m/s fortbewegen. Das ist zwar etwa 300 Mal langsamer als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, aber immer noch viel schneller als die Geschwindigkeit der Elektronen in einem normalen Leiter.

Die neue Studie von Sergey Mikhailov

Nun hat Sergey Mikhailov von der Universität Augsburg vorausgesagt, dass Graphen bei Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen Strahlung mit einer höherfrequenten harmonischen Resonanz aussendet und daher als Frequenzvervielfacher verwendet werden kann. Mit anderen Worten: Wenn die Probe mit einer bestimmten Lichtfrequenz bestrahlt wird, reflektiert sie Licht einer höheren Frequenz.

Diese „Frequenztransformation“ könnte dazu genutzt werden, Strahlung in Frequenzen zu erzeugen, für die es keine geeigneten Quellen gibt. So ist es beispielsweise schwierig, Frequenzen über 100 GHz und bis zu 1-10 THz (1012 Hz, auch als Terahertz-Lücke bekannt) zu erzeugen. Im Gegensatz dazu gibt es zahlreiche Quellen von Mikrowellenstrahlung für Frequenzen unter 100 GHz. Wissenschaftler könnten daher Mikrowellenfrequenzen „vervielfachen“, indem sie ein nichtlineares Bauelement wie Graphen verwenden, um Strahlung im Terahertzbereich zu erzeugen, so Mikhailov in seinem in der Zeitschrift Europhysics Letters veröffentlichten Artikel.

Solche Terahertz-Strahlungsquellen könnten in vielen Bereichen wie Sicherheit und Verteidigung, Medizin, Astronomie und biologische Forschung eingesetzt werden.

Terahertz-Strahlung durchdringt viele Materialien (mit Ausnahme von Metallen) und kann daher z. B. auf Flughäfen zum „Durchschauen“ von Paketen und Päckchen verwendet werden.

„In der Medizin könnte es dazu dienen, Krebstumore abzubilden und eine frühe Diagnose der Krankheit zu stellen“, sagt Mikhailov.

Die Astronomen interessieren sich auch für Terahertz-Strahlung, weil der kosmische Mikrowellenhintergrund, der durch den Urknall entstanden ist, eine Terahertz-Komponente enthält.

Artikel aus 2006, Quelle:
https://www.euroresidentes.com/tecnologia/nanotecnologia/utilizar-grafeno-para-multiplicar-una


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