Tänä syksynä käynnistyneessä HERMES-hankkeessa luodaan tiedonsiirtoyksikkö, joka mullistaa lyhyen kantaman tiedonsiirron mahdollistamalla sadan gigabitin sekuntinopeudet pitäen samalla energiankulutuksen ja tuotantokustannukset minimaalisina.
Grafeenipohjainen tietoliikenneyksikkö käyttää muutaman terahertsin (THz) kantoaaltotaajuutta ja yhtä grafeenipohjaista kanavatransistoria, joka toimii lähetin-vastaanottimena: laitteena, joka sekä tuottaa että vastaanottaa säteilyä.
– Kuvittele seuraavanlainen, tulevaisuudessa arkipäiväinen tapaus: olet kaupassa maksamassa ostoksia älypuhelimellasi. Samanaikaisesti lataat puhelimeesi elokuvaa tai jopa tv-sarjaa, eikä tämä lataus hidastu maksutapahtuman vuoksi, koska älypuhelimen ja kassapäätteen välinen yhteys on viiveetön, kuvailee fysiikan ja matematiikan laitoksen yliopistotutkija Georgy Fedorov, yksi HERMES-hankkeen päätutkijoista.
Koska terahertsisäteily vaimentuu voimakkaasti ilmassa, HERMES-lähetin-vastaanottimen luoma tiedonsiirtolinja toimii lyhyilläkin matkoilla, jopa 10–20 senttimetrin etäisyydeltä. Toisaalta tämä rajoittaa sen mahdollisia sovelluksia, mutta toisaalta tekee linjasta sataprosenttisen turvallisen ja suojatun.
– On olemassa paljon tavallisia tilanteita, joissa mahdollisuus siirtää suuria tietomääriä laitteelta toiselle silmänräpäyksessä tekee arjesta vähintäänkin mukavampaa. Kuten vaikkapa valokuvien siirtäminen matkan jälkeen puhelimesta tietokoneelle tai televisioon. Tai yhdeltä kannettavalta tietokoneelta toiselle ja niin edelleen, Fedorov kertoo.
Puolijohdepohjaiset laitteet käyttävät valon tuottamiseen ja havaitsemiseen yksittäisten hiukkasten viritystä, mutta uudessa grafeenipohjaisessa lähetin-vastaanottimessa käytetään samaan tarkoitukseen plasmoneja eli varauksenkuljettajien kollektiivisia virityksiä. Näiden viritysten kollektiivisuus mahdollistaa operoinnin terahertsialueella huoneenlämpötilassa, jolloin fotonien energia on pienempi kuin huoneenlämpötilassa esiintyvä terminen energia.
Ajatus saattaa tuntua yksinkertaiselta, mutta sen käytännön toteuttaminen edellyttää yhteisiä ponnisteluja monitieteiseltä konsortiolta, jossa on mukana akateemisia laitoksia ja pk-yrityksiä kuudesta eri maasta. Nelivuotisessa HERMES-hankkeessa kehitetään ja kaupallistetaan lähetin-vastaanotinlaitteistoa, elektroniikkaa, jota tarvitaan sen kytkemiseksi nopeisiin sisäisiin tiedonsiirtolinjoihin, sekä teknologian integrointia.
Itä-Suomen yliopisto isännöi HERMES-hankkeen aloituskokousta 1. marraskuuta. HERMES-konsortion jäsenorganisaatioiden päätutkijat ovat laatineet yksityiskohtaisen toimintasuunnitelman hankkeen ensimmäiselle toteutuskaudelle. Jäsenlaitosten keskinäisillä vierailuilla on tärkeä rooli tässä hankkeessa, joka on rahoitettu Marie Skłodowska-Curie Actions -henkilöstövaihto-ohjelman kautta. Tämä antaa nuorille tutkijoille mahdollisuuden osallistua tutkimustoimintaan eri aloilla ja saada kokemusta yhteistyöstä vanhempien tutkijoiden kanssa koko konsortion alueella.
Lisätietoja:
Yliopistotutkija Georgy Fedorov, fysiikan ja matematiikan laitos, [email protected], puh. +358 50 441 9245
EU CORDIS verkkosivut
