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El grafeno y las comunicaciones a frecuencias en terahercios

El grafeno ha despertado gran interés en la comunidad científica por sus extraordinarias propiedades eléctricas y mecánicas. Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha investigado el uso de grafeno para construir una antena reconfigurable operativa a frecuencias en terahercios (THz).
El grafeno y las comunicaciones a frecuencias en terahercios
Las frecuencias en THz presentan muchas aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones así como en imaginología y sensores. Pero para todas estas aplicaciones se precisan antenas en THz. En el marco del proyecto financiado por la Unión Europea RASTREO (Multi-reconfigurable antenna solutions based on reflectarray technology), un equipo de científicos estudió las propiedades del grafeno con el objetivo de desarrollar un reflectarray en THz.

Un reflectarray combina todas las ventajas de un reflector parabólico con el diseño planar de una disposición de antenas en fase. El grafeno es una capa monoátomica de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal, un semiconductor que permite la propagación de modos plasmónicos a frecuencias en THz. Además, puede aplicarse un campo eléctrico para controlar con eficiencia su conductividad.

Los científicos de RASTREO demostraron ajuste dinámico a una frecuencia de 1,3 THz. Se midió el coeficiente de reflexión de una porción de grafeno cuadrada como función tanto del tamaño de la porción como del potencial químico. La máxima variación de fases se obtuvo para una porción de grafeno de 10 μm, alcanzando aproximadamente 300 grados, que es suficiente para producir un haz filiforme.

Los resultados obtenidos sentaron las bases para diseñar y analizar un reflectarray. En el caso de un reflectarray convencional, serían necesarios 489 elementos áureos con un tamaño de célula de cerca de 100 μm. Los científicos de RASTREO utilizaron más de veinticinco mil elementos de grafeno. El prototipo experimental se fabricó monolíticamente, por lo que la gran cantidad de elementos no influye sobre el coste.

El diseño del reflectarray a base de grafeno permite la radiación de un haz filiforme con una pérdida de entre 0,5 dB y 6 dB entre 1,1 THz y 1,6 THz. Los detalles de este diseño y el análisis del rendimiento fueron descritos en dos artículos publicados en revistas con comité de lectura y presentados en conferencias internacionales.

El proyecto RASTREO ha sentado las bases para una línea de investigación muy prometedora con aplicaciones muy interesantes en comunicaciones satelitales e internas y ha despertado el interés de cara a futuras colaboraciones.

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Palabras clave

Grafeno, antena reconfigurable, frecuencias en terahercios, reflector plano (reflectarray), átomos de carbono, comunicaciones satelitales
Número de registro: 175078 / Última actualización el: 2016-02-04
Dominio: Tecnologías industriales
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