Công nghệ nano của IBM giúp cải thiện chất lượng điện thoại di động

Các nhà nghiên cứu tại công ty đang sử dụng công nghệ nano để xây dựng một thế hệ tương lai của máy thu phát không dây, nhạy cảm nhiều hơn so với những thứ trong điện thoại ngày nay. Theo IBM, chúng cũng sẽ được thực hiện với một loại vật liệu ít tốn kém. Những con chip mới này có thể sẽ không đến tay người tiêu dùng trong năm hoặc mười năm nữa.

Các nhà khoa học được tài trợ bởi Cơ quan phụ trách các dự án nghiên cứu tiên tiến về quốc phòng(DARPA ) của Mỹ, đã xây dựng các mẫu thử nghiệm của bóng bán dẫn với vật liệu mới, được gọi là graphene. Đó là một dạng than chì mà bao gồm một lớp duy nhất của các nguyên tử carbon được sắp xếp trong một mô hình tổ ong. Cấu trúc của graphene cho phép các điện tử có thể di xuyên qua nó rất nhanh và làm cho nó hiệu quả hơn hơn so với các vật liệu chip thu phát hiện tại, Yu-Ming Lin, một thành viên của nhóm nghiên cứu tại IBM ở Yorktown Heights, New York, cho biết. Dự án này là một phần của chương trình CERA (Carbon Electronics for radio-frequency applications)của DARPA.

IBM công bố rằng các nhà nghiên cứu đã đạt được một tần số 26 GHz trên các bóng bán dẫn graphene nguyên mẫu. Các bóng bán dẫn được sử dụng trong các thử nghiệm có chiều dài khẩu độ là 150 nano mét, và các nhà nghiên cứu đang hướng tới một khẩu độ dài 50nm sẽ cho phép tần số trên 1THz.

Những tần số này lớn hơn so với những thứ mà các mạng di động ngày nay sử dụng. Quân sự và y tế có thể sử dụng các tần số trên 1THz, chẳng hạn như để nhìn thấy một vũ khí được giấu kín hoặc chụp các bức hình y tế mà không cần sử dụng X-quang có hại, Lin nói. Không giống như một X-quang, tần số trong phạm vi terahertz sẽ thấp hơn so với tần số của ánh sáng nhìn thấy, vì vậy nó sẽ không có các mối nguy hiểm bức xạ như nhau, ông nói.

Tuy nhiên, ở tần số thông thường, các máy thu phát dựa trên graphene có thể khiến cho cả điện thoại di động và các trạm cơ sở trở nên nhạy cảm hơn và có thể nhận các tín hiệu yếu tốt hơn. Điều quan trọng là signal-to-noise ratio (chỉ số biểu thị cường độ tương đối của tín hiệu so với nhiễu nền trong kênh truyền dữ liệu) hoặc có thể phân biệt các tín hiệu radio từ những sóng khác xung quanh nó. Tại một khoảng cách nhất định, một điện thoại với một signal-to-noise ratio tốt hơn có thể tận dụng tốt hơn các tín hiệu sẵn có từ các tháp di động gần nhất. Một điện thoại nhạy cảm hơn thậm chí có thể làm việc trong các lĩnh vực mà điện thoại ngày nay không thể, Lin cho biết. Ngoài ra, chip graphene tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các các radio ngày nay của điện thoại di động, và pin có thể kéo dài lâu hơn, Lin nói.

Một số vật liệu chuyên ngành đã được sử dụng trong radio tần số cao, trong đó có gallium arsenide, germanium và indium phosphide. Graphene là một lựa chọn ít tốn kém hơn mà có thể hoạt động ở tần số cao hơn hơn so với những chất khác. Nó là một chất hai chiều được làm bằng carbon.

Các nhà sản xuất điện thoại di động chắc chắn đang cố gắng để cung cấp cho người sử dụng tín hiệu tốt hơn và tuổi thọ pin dài hơn, cũng như cắt giảm chi phí, chuyên gia phân tích Stan Bruederle của Gartner cho biết. Trong thực tế, các nhà khai thác di động đang bị buộc phải dựng nhiều trạm gốc hơn để cung cấp tốc độ dữ liệu cao cho gần đủ các thuê bao, và họ đang tìm kiếm các dịch vụ thế hệ thứ ba. Radio nhạy cảm hơn có thể làm dịu gánh nặng đó. Nhưng không có gì đảm bảo họ sẽ coi chip graphene là giải pháp tốt nhất.

Thùy Linh