IBM Nanotechnology Might Improve Cell Phones

قد تقضي تقنية النانو في يوم من الأيام في توسيع نطاق هاتفك الخلوي مع تحسين عمر البطارية في حال وصول الترانزستور النموذجي من IBM إلى السوق.

يستخدم الباحثون في الشركة تقنية النانو لبناء جيل مستقبلي من أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية التي هي أكثر حساسية بكثير من تلك التي تم العثور عليها في الهواتف اليوم. كما سيتم تصنيعها بمواد أقل تكلفة ، وفقًا لشركة IBM. إن المصيد هو أن الرقاقات الجديدة ربما لن تجعلها في يد المستهلكين لمدة خمس أو عشر سنوات أخرى.

قام العلماء ، برعاية DARPA (وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية الأمريكية المتقدمة) ، ببناء ترانزستورات نموذجية مع الجديد المادة ، تسمى الجرافين. وهو شكل من أشكال الغرافيت يتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في شكل قرص العسل. ويسمح هيكل الجرافين للالكترونات بالانتقال عبره بسرعة كبيرة ويعطيه كفاءة أكبر من المواد الموجودة في رقاقة جهاز الإرسال والاستقبال ، كما يقول يو مينج لين ، وهو عضو في فريق البحث في آي بي إم في يوركتاون هايتس ، نيويورك. المشروع هو جزء من برنامج CERA (إلكترونيات الكربون لتطبيقات الترددات الراديوية) من DARPA.

[المزيد من القراءة: أفضل هواتف Android لكل ميزانية.]

أعلنت شركة آي بي إم الخميس أن الباحثين قد حققوا ترددًا يبلغ 26 جيجا هرتز على ترانزستورات الجرافين الأولية. كان للترانزستورات المستخدمة في الاختبار طول بوابة يصل إلى 150 نانومتر ، ويهدف الباحثون إلى طول بوابة طولها 50 نانومتر مما يسمح بترددات أعلى من 1 هرتز.

هذه الترددات أعلى بكثير مما تستخدمه الشبكات الخلوية اليوم. وقال لين إنه قد تكون هناك استخدامات عسكرية وطبية للترددات فوق 1 تي إتش تي ، مثل مشاهدة الأسلحة المخبأة أو القيام بالتصوير الطبي دون استخدام الأشعة السينية الضارة. وعلى خلاف الأشعة السينية ، فإن الترددات في نطاق تيراهيرتز ستكون أقل من تردد الضوء المرئي ، لذلك لن يكون لها نفس مخاطر الإشعاع ، على حد تعبيره.

ولكن في الترددات التقليدية ، يمكن لأجهزة الإرسال والاستقبال القائمة على الجرافين الهواتف المحمولة ومحطات القاعدة أكثر حساسية وأكثر قدرة على التقاط إشارات ضعيفة. والمفتاح هو نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، أو القدرة على تمييز الإشارة الراديوية من الموجات الأخرى المحيطة بها. على مسافة معينة ، يمكن للهاتف مع نسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل الاستفادة بشكل أفضل من الإشارة المتوفرة من أقرب برج خلية. وقال لين إن الهاتف الأكثر حساسية قد يعمل حتى في مناطق لا تستطيع هواتف اليوم استخدامها. بالإضافة إلى ذلك ، تستهلك رقائق الجرافين طاقة أقل من أجهزة راديو الهاتف الخلوي اليوم ، لذا يمكن للبطاريات أن تستمر لفترة أطول.

وقال إن الجرافين هو بديل أقل تكلفة يمكن أن يعمل على ترددات أعلى من تلك. إنها مادة ثنائية الأبعاد مصنوعة من الكربون ، وهو ما يقارنه لين مع الأنابيب النانوية غير المسحوبة.

يسعى صانعو الهواتف الخلوية بالتأكيد إلى إعطاء المستخدمين إشارات أفضل وعمر أطول للبطارية ، فضلاً عن خفض التكاليف ، حسبما قال ستانلي محلل مؤسسة جارتنر برودرله. في الواقع ، يضطر مشغلو الهواتف المحمولة إلى طرح المزيد من محطات القاعدة للاقتران بما يكفي للمشتركين لتقديم معدلات البيانات العالية التي يبحثون عنها مع خدمات الجيل الثالث (الجيل الثالث). قد تخفف أجهزة الراديو الأكثر حساسية هذا العبء. ولكن ليس هناك ما يضمن أنها سوف تقفز على رقائق الجرافين كحل أفضل ، وقال برودرلي

الاتجاه الحالي هو استخدام تكنولوجيا CMOS (أشباه الموصلات المعدنية التكميلية) الموجودة لأجهزة الإرسال والاستقبال ودمجها مع مكونات الهاتف الخلوي الأخرى في رقاقة واحدة. وقال برودرلي إن هذا يقلل من التكاليف من خلال التكامل واستخدام تكنولوجيا الرقائق ذات الحجم الكبير. وقال برودرلي إنه من المرجح أن لا يتحول الجرافين ضد هذا النوع من العمليات إلى السوق لمدة تقترب من 10 سنوات. "من الواضح أن CMOS بدأت تواجه بعض التحديات" في مواصلة الوصول إلى أداء أعلى. "لكن المهندسين مبتكرين بشكل مثير للدهشة. إنه هدف متحرك."

(شارك في التغطية عجم شاه في سان فرانسيسكو.)