Особенно громадный размер катушек индуктивности, сделанных в соответствии с дизайну Фарадея, есть ограничивающим причиной в поставке миниатюризированных устройств, каковые окажут помощь реализовать потенциал Интернета Вещей, что обещает соединить людей примерно с 50 миллиардами объектов к 2020. Та высокая цель, как ожидают, окажет предполагаемое влияние на экономику между 2,7$ и $6,2 триллионами каждый год к 2025.Сейчас, команда в Санта-Барбаре UC, во главе с Костэвом Бэнерджи, учителем в Отделе Электротехники и Вычислительной техники, показала основанный на материалах подход к перестраиванию этого фундаментального компонента современной электроники.
Результаты появляются в издании Nature Electronics.Banerjee и его команда UCSB – побеждают автора Джиэхэо Канга, Цзюнькай Цзяна, Сюэцзюнь Се, Цзэ Хвань Чу и Вэй Лю, все члены его научно-исследовательской лаборатории Наноэлектроники – трудились с сотрудниками из Технологического университета Shibaura в Японии и Шанхайского университета Цзяотун в Китае, дабы эксплуатировать явление кинетической индуктивности, дабы показать значительно второй вид катушки индуктивности.Все катушки индуктивности создают и кинетическую индуктивность и магнитную, но в обычных железных проводниках, кинетическая индуктивность так мелка, что непримечательна. «Теория кинетической индуктивности продолжительно была известна в физике конденсированного вещества, но никто ни при каких обстоятельствах не применял его для катушек индуктивности, по причине того, что в простых железных проводниках, кинетическая индуктивность незначительна», растолковал Бэнерджи.В отличие от магнитной индуктивности, кинетическая индуктивность не зависит от площади поверхности катушки индуктивности.
Скорее кинетическая индуктивность сопротивляется текущим колебаниям, каковые изменяют скорость электронов, и электроны сопротивляются такому трансформации в соответствии с закону Ньютона инерции.Исторически, потому, что разработка межсоединений и транзисторов, каковые связывают их, продвинулась, элементы стали меньшими. Но катушка индуктивности, которая в ее самой несложной форме есть железной раной катушки около главного материала, была исключением.«Катушки индуктивности на чипе на базе магнитной индуктивности не смогут быть сделаны меньшего размера таким же образом транзисторы либо соединительный масштаб, по причине того, что Вам необходимо определенное количество площади поверхности, чтобы получить определенный магнитный поток либо значение индуктивности», растолковал ведущий создатель Канг, что сравнительно не так давно закончил его доктора философии под наблюдением Бэнерджи.
Команда UCSB проектировала новый вид спиральной катушки индуктивности, составленной из многократных слоев графена. Графен единственного слоя показывает линейную электронную структуру группы и соответственно громадное время релаксации импульса (MRT) – пара пикосекунд либо выше если сравнивать с тем из простых железных проводников (как медь, применяемая в классических катушках индуктивности на чипе), что колеблется от 1/1000 до 1/100 пикосекунды.
Но у графена единственного слоя имеется через чур много сопротивления для применения на катушке индуктивности.Но многослойный графен предлагает частичное ответ, снабжая более низкое сопротивление, но сцепления промежуточного слоя заставляют его MRT быть не хватает мелким. Исследователи преодолели ту задачу с неповторимым ответом: Они химически засунули атомы брома между графеновыми слоями – процессом, названным прибавлением – что не только потом уменьшенное сопротивление, вместе с тем и отделило графеновые слои именно, дабы по существу расцепить их, расширив MRT и так увеличив кинетическую индуктивность.Революционная катушка индуктивности, которая трудится в диапазоне на 10-50 ГГц, предлагает полтора раза плотность индуктивности классической катушки индуктивности, приводя к сокращению одной трети области, кроме этого снабжая очень высокую эффективность.
Ранее, высокая индуктивность и сниженный размер были неуловимой комбинацией.«Имеется большое количество помещения, дабы повысить плотность индуктивности потом, увеличивая эффективность процесса прибавления, что мы сейчас исследуем», сообщил соавтор Цзян.
«Мы по существу спроектировали новый наноматериал, дабы выдвинуть ранее ‘скрытую физику’ кинетической индуктивности при комнатной температуре и в диапазоне рабочих частот, предназначенных для радиосвязей нового поколения», добавил Бэнерджи.