Dodano: 17 październik 2018r.

Grafen zrewolucjonizuje telekomunikację?

Grafen wykazuje unikalny potencjał jako materiał pozwalający spełnić i przewyższyć wymagania szybkości transmisji danych w systemach telekomunikacyjnych przyszłości.

 

Grafen umożliwia osiągnięcie ekstremalnie dużej przepustowości przy niskim zużyciu energii, co pozwoli zaspokoić, a nawet  przekroczyć potrzeby w tym zakresie związane z rozwojem technologii 5G, Internetu Rzeczy i przemysłu 4.0. 

W nowym artykule naukowym opublikowanym w "Nature Reviews Materials" przedstawiciele sektora przemysłu i naukowcy zrzeszeni w projekcie Graphene Flagship analizują możliwości grafenu w kontekście szeroko pojętego rynku związanego z szybkimi połączeniami internetowymi. Jak się przewiduje, do 2020 r. podłączone będzie ponad 12 mld urządzeń. Współpraca międzynarodowych ośrodków badawczych z wiodącymi koncernami, jak Nokia i Ericsson, pokazuje, że grafen to obiecujący kierunek w łączności nowej generacji.

Badacze projektu Graphene Flagship, jednej z największych inicjatyw badawczych Komisji Europejskiej, pokazali, że zintegrowane urządzenia fotoniczne oparte na grafenie stanowią unikalne rozwiązanie dla łączności optycznej nowej generacji. Naukowcy wykazali, w jaki sposób właściwości grafenu umożliwiają osiągnięcie ekstremalnie dużej przepustowości przy niskim zużyciu energii, co zmieni radykalnie sposób transmisji danych w układach łączności optycznej. Dzięki temu urządzenia wykorzystujące grafen mogą stać się niezbędnym składnikiem rozwoju technologii 5G, Internetu Rzeczy i Przemysłu 4.0. 

 

 - Konwencjonalne technologie oparte na półprzewodnikach osiągają obecnie granice swoich możliwości, dlatego musimy wynaleźć całkowicie nowe technologie, by zrealizować najbardziej ambitne wizje przyszłego globalnego społeczeństwa operującego w sieci – wyjaśnia Wolfgang Templ, kierownik działu prowadzącego badania nad nadajnikami-odbiornikami w Nokia Bell Labs, firmie która jest partnerem projektu Graphene Flagship. - Grafen daje obiecujące możliwości wejścia na nowy poziom wydajności głównych podzespołów służących do łączności optycznej i radiowej, która przekroczy limity wydajności dzisiejszych konwencjonalnych technologii opartych na półprzewodnikach – dodaje.

- Dzięki swoim niepowtarzalnym zaletom fotonika grafenowa zrewolucjonizuje telekomunikację. Musimy badać nowe materiały, aby pokonać ograniczenia obecnych technologii i odpowiedzieć na zapotrzebowanie przyszłych sieci wymagających większej przepustowości – potwierdza Paola Galli, należący do zespołu technicznego Nokii zajmującego się sieciami optycznymi i IP.

Partnerzy projektu Graphene Flagship prezentują wizję przyszłości zintegrowanej fotoniki opartej na grafenie i tworzą strategię optymalizacji zużycia energii. Proponują także mapę drogową: rozwoju urządzeń fotonicznych wykorzystujących grafen, ewolucji rynków danych i telekomunikacji na potrzeby technologii 5G, Internetu Rzeczy i Przemysłu 4.0, będących w przyszłości siłą napędową tych rynków. - Grafen zintegrowany w układzie fotonicznym to niskokosztowa, skalowalna technologia, która może obsługiwać łącza światłowodowe zapewniając bardzo dużą prędkość przepływu danych – mówi Marco Romagnoli, z włoskiego Narodowego Międzyuczelnianego Konsorcjum na rzecz Telekomunikacji (CNIT) będącego partnerem projektu.

Antonio D’Errico z firmy Ericsson Research, która bierze udział w programie Graphene Flagship, przedstawia w artykule, opublikowanym w "Nature Reviews Materials", w jaki sposób grafen do zastosowań fotonicznych może radykalnie zmienić perspektywę rozwoju technologii komunikacyjnych i informacyjnych. - Artykuł zawiera także objaśnienie, w jaki sposób można umożliwić powstanie nowych rozbudowanych sieci optycznych. Z przyjemnością mogę powiedzieć, że teraz każda osoba zainteresowana tym tematem może zapoznać się z tą wiedzą o fundamentalnym znaczeniu – dodaje.

Partnerstwo między sektorem przemysłu i nauki, łączące firmy i uczelnie w pięciu różnych krajach Europy, stworzyło wizję przyszłości integracji grafenu w fotonice. Zespół projektowy obejmuje badaczy z CNIT, Ericssona, IMEC, Nokii, Nokia-Bell Labs, AMO, ICFO oraz Uniwersytetu w Cambridge. Współpraca między uczestnikami stanowi sedno projektu Graphene Flagship powołanego przez Komisję Europejską dla wsparcia celu, jakim jest komercjalizacja grafenu i materiałów pokrewnych do 2023 r. - Graphene Flagship to unikalny ekosystem, w którym partnerzy przemysłowi i akademiccy pracują wspólnie dłużej niż w typowym unijnym projekcie. Efekt synergii utrzymywany przez dłuższy okres daje niespotykane wcześniej rezultaty naukowe i owocuje innowacyjnymi rozwiązaniami – komentuje Romagnoli.

 - Współpraca między ludźmi nauki i biznesu ma kluczowe znaczenie w pracach nad wynalezieniem całkowicie nowej technologii dla podzespołów. Ten etap badań łączy się ze znacznym ryzykiem, dlatego tak ważne jest, by akademickie i komercyjne ośrodki badawcze połączyły siły w celu rozwiązania najważniejszych problemów. Przemysł może dać inną perspektywę, na to, jak  podejść do ważnych pytań badawczych o znaczeniu dla przyszłych systemów telekomunikacji. Dzięki dwustronnej wymianie informacji możemy rozwinąć technologię do jej dojrzalszej postaci i uwzględnić wszystkie wymogi niezbędne dla przyszłej komercjalizacji i masowej produkcji komponentów opartych na grafenie – dodaje Wolfgang Templ, pracujący w Nokia Bell Labs. 

- Ten przypadek pokazuje potęgę technologii bazujących na grafenie w tworzeniu przełomowych zastosowań w telekomunikacji. Już zaczynamy widzieć pierwsze owoce inwestycji w programie Graphene Flagship, w miarę jak przechodzimy od wytwarzania materiałów poprzez produkcję podzespołów aż do budowy zintegrowanych systemów – wyjaśnia Kari Hjelt, Kierownik ds. Innowacji w Graphene Flagship.

Fotonika grafenowa ma przewagę nad najnowocześniejszymi znanymi obecnie technologiami, zarówno pod względem wydajności, jak i procesu wytwarzania. Grafen może zapewnić możliwości modulacji, wykrywania i przełączania, które spełniają wszystkie wymogi konieczne dla dalszego rozwoju produkcji urządzeń fotonicznych. - Naszym celem są wysoce zintegrowane optyczne nadajniki-odbiorniki, które umożliwią osiągnięcie ultrawysokich szybkości przesyłu przekraczających znacznie jeden terabit na sekundę na kanał optyczny. Te ukierunkowane systemy będą różnić się od swoich poprzedników opartych na półprzewodnikach mniejszym stopniem skomplikowania, rozproszenia energii i współczynnikiem kształtu w połączeniu z większą elastycznością i szerszym zakresem regulacji – wyjaśnia Templ.

- Optyczne łącza komunikacyjne staną się coraz istotniejsze dla rozwoju technologii 5G, ze względu na to, że mogą zapewnić wymagane wysokie prędkości przepływu danych we wszystkich węzłach. Podzespoły optyczne oparte na grafenie zintegrowane na krzemowym podłożu będą w stanie zapewnić większą wydajność przy niższych kosztach produkcji, zatem oczekuje się, że nabiorą kluczowego znaczenia w erze 5G - dodaje Daniel Neumaier, przedstawiciel AMO GmbH, kolejnego partnera inicjatywy, a także lider Działu Elektroniki i Integracji Fotoniki Graphene Flagship.

- Z artykułu jasno wynika, dlaczego zintegrowane podejście do grafenu i fotoniki opartej na krzemie może spełnić i przewyższyć przewidywalne wymagania stale rosnących szybkości transmisji danych w systemach telekomunikacyjnych przyszłości – mówi Andrea C. Ferrari, profesor na Uniwersytecie w Cambridge, koordynator Sekcji Nauka i Technologia i przewodniczący Zespołu Zarządzającego Graphene Flagship. - Nadejście Internetu Rzeczy i ery 5G pozwoli wreszcie zademonstrować pełne możliwości grafenu – podsumowuje.

 

Źródło: inf. prasowa