WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Technowinki

Grafenowy mikrofon lepszy od nietoperza

Ewolucja wyposażyła gatunek ludzki w wiele zalet, ale nie poskąpiła nam również słabości. O ile nie mamy przypominających sonar uszu, jak nietoperze, czy delfiny, dysponujemy natomiast mózgami pozwalającymi nam nadrobić te niedoskonałości.

Badacze z University od California w Berkeley nadrobili je właśnie opracowując ultradźwiękowe mikrofony wykonane z grafenu. Tego samego grafenu, którego niezwykłą plastyczność i wynikającą z niej uniwersalność opisywaliśmy niedawno.

„Morskie ssaki i nietoperze używają dźwięków o wysokiej częstotliwości do echolokacji i komunikacji, ale ludzie nie wykorzystali w pełni tych możliwości, moim zdaniem dlatego, że technologia jeszcze na to nie pozwalała,” twierdzi Alex Zettl z UC Berkeley. „Dotychczas nie mieliśmy dobrych, szerokopasmowych, ultradźwiękowych nadajników, ani odbiorników.  Te urządzenia stanowią dla nas technologiczną szansę.”

W badaniu, opublikowanym w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”, miast plastikowych lub papierowych membran mikrofonu użyto grafenowych. W połączeniu z bazującym na grafenie mikrofonem, uczeni z Berkeley stworzyli ultradźwiękowe radio, które może zostać wykorzystane w komunikacji bezprzewodowej.

Cechujący się grubością zaledwie jednego atomu, grafen, wykazuje kluczowe właściwości, takie jak wytrzymałość, sztywność i niewielka waga, dzięki którym jest niezwykle czuły na szerokie spektrum częstotliwości. W tym przypadku, mikrofon może wykrywać dźwięki nie tylko o niższej częstotliwości niż ludzkie ucho (poniżej 20Hz), ale też znacznie wyższe – 20kHz dla ucha i aż 500kHz dla mikrofonu. Dla porównania, nietoperze słyszą dźwięki w zakresie od 9 do 200kHz.

W celu prezentacji możliwości bazującego na grafenie mikrofonu, Zettl i współpracownicy nagrali dźwięki nietoperzy, których można posłuchać tutaj.

Poza możliwością komunikacji z nietoperzami, urządzenie zaprezentowało idealnie „płaskie” działanie w pełnym zakresie częstotliwości. To znaczy, że niezależnie od tego, jaka częstotliwość dociera do mikrofonu, nie wykazuje on żadnego osłabienia czy opóźnienia sygnału. Naukowcy słusznie twierdzą, że powinno to mieć duże znaczenie w dziedzinie szeroko pojętej akustyki.

Co czyni wynalazek bardzo atrakcyjnym, to fakt, że opierając się na nim, można bez wysiłku opracować gotowe urządzenia. „Wiele mówi się o użyciu grafenu w elektronice i małych, nanoskalowych, urządzeniach, ale to odległa przyszłość,” twierdzi Zettl. „Mikrofony i głośniki są spośród wszystkich projektów najbliższe realizacji na skalę komercyjną, ponieważ wypracowaliśmy metody wytwarzania oraz montowania grafenu i łatwo będzie zwiększyć ich skalę”.

[źródło i zdjęcia: spectrum.ieee.org]