Wetenschappers maken nano-antennes van goud

Onderzoekers aan het Duitse Heisenberg-onderzoeksinstituut hebben een methode ontwikkeld om gouden dipool-antennes kosteneffectief te vervaardigen. De antennes moeten draadloze data-overdracht met hoge snelheden mogelijk maken.

De wetenschappers van het Light Technology Institute, onderdeel van de universiteit van Karlsruhe, willen met hun relatief goedkope gouden antennes de overdracht van gegevens versnellen: licht in plaats van radiogolven moet daarvoor ingezet worden. De mogelijkheid om lichtgolven te gebruiken als informatiedrager was al langer bekend, maar de benodigde antennes waren tot dusver te kostbaar om te produceren. De Duitsers hebben echter productiemethodes uit de halfgeleiderindustrie met succes weten te benutten om de antennes tegen relatief lage kosten te maken.

De dipool-antennes dienen een totale lengte te hebben van ongeveer de halve golflengte van de elektromagnetische straling die voor de overdracht wordt gebruikt: bij gebruik van licht van zichtbare golflengte moeten de antennes derhalve 200nm tot 400nm meten. Ter vergelijking: een radio-antenne heeft afmetingen in de orde van grootte van decimeters, omdat radiogolven die golflengte beslaan. Het gebruik van electron beam-lithografische technieken om de antennes te maken kan het productieproces aanmerkelijk goedkoper maken.

De antennes, en de bijbehorende golflengtes om de signalen over te brengen, moeten het mogelijk maken gegevens met zeer hoge snelheid te verzenden. De hoge golflengte van het licht, gecombineerd met een zeer hoge modulatie-snelheid, zou overdrachtssnelheden die tienduizend maal hoger zijn dan de huidige technieken mogelijk maken. Bovendien zouden de optische netwerken met de gouden nano-antennes stukken zuiniger zijn dan huidige transmissie-technieken.

Reacties (31)

[Durandal]

Kijk een naar het electromagnetisch spectrum. Radio zit daar in, en antennes vinden we gewoon. Maar licht zit ook in het spectrum dus het is niet bijzonder om dat ook met antennes op te vangen. Dat die antennes heel klein moeten zijn is slechts een gevolg van de kleine golflengte van licht. Het is niet veel anders.

He echt rare zit hem er in dat je ogen EM straling kunnen ontvangen.

Voordeel van deze techniek is dat je geen glasvezel en grote lichtsensoren in je chip nodig hebt. Je kan alles electrisch houden zonder optronica.

[taaiewillem]

Waarom goud? waarschijnlijk ook door de afmetingen van het atoomrooster. Goud in zéér dunne laag laat groen licht door. Zilver, als voorbeeld, heeft een kleiner atoomrooster en laat in een dun laagje blauw licht door. Beide golflengten zijn in de buurt van een half mikrometer. Een halve golflengte antenne heeft dus inderdaad de vermelde lengte.

[Sissors]

Dipool antennetje maken is leuk, maar wat ik me meer afvraag is hoe ze in hemelsnaam de benodigde frequenties willen opwekken om die antenna aan te sturen. (200nm golflengte is zon 1500THz, wat toch wel heel ver boven de maximum frequentie is waarmee je een CMOS invertertje kan laten oscilleren).

[FlyEragon]

Hoe kom je aan 1500THz ?
http://www.google.nl/#hl=...ns)+*&fp=8b5dc20de4ccd027

[alamont]

1500 THz klopt wel.

http://www.google.nl/#hl=...=&oq=&fp=a1b73c177a8ef3f8

[Reactie gewijzigd door alamont op 23 juli 2024 16:49]

[FlyEragon]

Juist ja, speed of light was het waar ik de mist mee inging . Tja 1,5THz is nogal lastig op te wekken..

[BezurK]

Zelfs eigenlijk maar 2.5Mhz want die 200nm waar over gesproken wordt is de grootte van de antenne wat de helft van de golflengte is. Golflengte is dus 400nm...

[Jeffrey0416]

Jammer dat er niet staat beschreven hoe snel die nieuwe transmissie techniek dan uiteindelijk is. Ja 1000 x hoger dan wat?

[Reactie gewijzigd door Jeffrey0416 op 23 juli 2024 16:49]

[aegis]

waarschijnlijk hoger dan huidig haalbaar is met Wifi N of LTE/Wimax

[djexplo]

Nee het gaat hier niet om lange afstand communicatie via de lucht, maar korte afstand communicatie on-chip of door een glasvezel.

Het grote voordeel van deze radio-antennes die licht uit zenden in plaats van een LED is dat de radio-antennes een groot bereik aan golf lengtes aan kunnen, en een LED maar 1 frequentie afgeeft. Daardoor kan je met LED alleen amplitude modulatie( AM) toepassen op hoge frequenties en met deze antennes ook frequentie modulatie (FM).

Omdat deze antennes een groot golflengte bereik kunnen uitzenden maar ook ontvangen, worden ze ook toegepast voor zonnecellen (zelfs in het donker vangen ze nog infrarood energie op).

Goud, is toegepast, omdat dit een goede geleider is niet corrodeerd en in de chip industrie al veel word gebruikt omdat het makkelijk op te dampen is.

[Reactie gewijzigd door djexplo op 23 juli 2024 16:49]

[!null]

Wordt er in het gebruikelijke glasvezel van nu gebruik gemaakt van AM? Ik dacht dat het meer het digitale werk was, simpelweg lichtje aan of uit. Maar misschien schaar je dat ook wel onder AM? (want het is uiteindelijk ook een amplitude verschil )

[locke960]

Haal die Smiley maar weg, want wat je zegt klopt gewoon.

Zichtbaar licht is een elektromagnetische golf met een frequentie tussen de 400 en 650 THz (400.000 - 650.000 GHz) Het aan/uit schakelen daarvan met een lagere frequentie zoals in glasvezels gedaan wordt is dus inderdaad Amplitude Modulatie. Dat alleen de amplitudes 0 en 100% gebruikt worden doet daar niet aan af.

Je moet de eigenschappen van het signaal en de signaaldrager niet door elkaar halen. Het signaal, de informatie die je wilt versturen, is digitaal (aan/uit) en het is AM gemoduleerd op licht, de signaaldrager.
Idem in je ADSL modem, de informatie die er doorheen gaat is digitaal, maar de elektrische signalen op de telefoonlijn zijn alles behalve digitaal.

[!null]

Ja ik weet wel wat van modulatie, heb een GMSK demodulator geschreven voor afstuderen maar eigenlijk ben ik daar niet echt geschikt voor.
Ik noem het digitaal omdat ik het praktisch hetzelfde vind als ergens wel of niet stroom op te zetten, als in digitale elektronica. Dingen zoals QAM etc zie ik als een digitaal naar analoog conversie.
Maar goed, het is inderdaad gewoon AM. Alleen niet verwacht dat ze het ook zo noemden.

[Paul - K]

Waarom goud dan?

En met licht, als er dan iets in de weg staat zoals een A4'tje word het signaal toch geblokkeerd?

[Reactie gewijzigd door Paul - K op 23 juli 2024 16:49]

[StackMySwitchUp]

[excuses, het woordje "draadloos" niet gelezen.. ]

Het lijkt me stug dat we binnenkort met laserstralen door de lucht gaan communiceren.

Goud zal waarschijnlijk de juiste eigenschappen hebben om de golflengte op te vangen, het zal ook spelen dat goud niet oxideert en dus voor altijd goed blijft

[Reactie gewijzigd door StackMySwitchUp op 23 juli 2024 16:49]

[xback]

Louter informatief.

Het bestaat wel

Ethernet via Laser:
http://www.i4u.com/article4300.html

Grtz

[Fjerpje]

Er staat toch draadloos...

[spNk]

Dat ligt aan de frequentie van het licht.

[arjankoole]

Waarom goud dan?

Waarschijnlijk omdat het een edelmetaal is.

En met licht, als er dan iets in de weg staat zoals een A4'tje word het signaal toch geblokkeerd?

Ik denk dat je dit eerst zult toepassen op korte afstanden, misschien zelfs wel binnen apperaten. Een soort van optische verbinding dus voor signaaloverdracht. Maar wellicht ook voor 'line of sight' verbindingen, waar nu microgolf tranceivers worden gebruikt.

[Rob Coops]

Denk eens aan kleine afstanden zo als on chip communicatie, op dit moment werken IBM, Intel en vele anderen aan manieren om on die verbindingen tussen verschillende processoren te maken die sneller zijn dan de koperen verbindingen die ze nu gebruiken, en als het even kan ook niet zo veel energie verlies op leveren etc. Licht is vele malen sneller en dus zie je steeds vaker vindingen gerelateerd aan het gebruik van licht op een chip. IBM heeft niet zo lang geleden een router laten zien, Intel heeft al eens laten zien dat ze op de chip met licht konden communiceren etc.

Deze vinding zul je ook op dat formaat moeten zien, als je in plaats van bijvoorbeeld 10Gb/s duizenden malen sneller data kunt versturen tussen chips 10Tb/s bijvoorbeeld, dan kun je op eens chips bouwen die veel meer data kunnen versturen tussen van de ene core naar de ander wat dus ook betekend dat je veel meer data moet kunnen verwerken maar dat is iets waar ze allemaal ook hard aan werken natuurlijk.

[EDIT]

Op dit gebied ben ik een enorme noob, echter wat ik me nu afvraag is of dit wel direct bruikbaar is. In dezelfde ruimte waarschijnlijk wel, echter zodra er een muur staat lijkt het me dat licht in tegenstelling tot radiogolven niet gaan werken.
Kan iemand daar een licht over laten schijnen?

[Feni]

Infrarood licht kan prima afketsen van een muur e.d., een mooi voorbeeld is je afstandsbediening. Die doet het vaak nog goed, ook al staat er een object enigzins in de weg. Wellicht kan dat hier op eenzelfde manier werken.

[Verwijderd]

Wikipedia: http://nl.wikipedia.org/wiki/Dipoolantenne

De toepassing blijft een raadsel...

[Steefph]

Nou als je de antenne's mbv versterkers zo kan versterken dat ze bijvoorbeeld licht vanuit een andere ruimte (licht is ook een samenstelling van EM-golven) dan zou je misschien ook door die muu heen kunnen kijken.

Ik zie de militaire doeleinden wel.

[Verwijderd]

Controlled laser radiates through opaque materials
http://www.fom.nl/live/en...el.pag?objectnumber=64346

[Fjerpje]

Uit dit artikel begrijp ik dat het licht niet sterk hoeft te zijn door het aanbrengen van goud, wil de ontvanger data verkrijgen.Maar vooralsnog snap ik de toepasbaarheid er niet echt van.

[Reactie gewijzigd door Fjerpje op 23 juli 2024 16:49]

[Verwijderd]

"Bovendien zouden de optische netwerken met de gouden nano-antennes stukken zuiniger zijn dan huidige transmissie-technieken."

Betekent dit dat we het misschien ook kunnen gebruiken als gevoelige ontvanger voor glasvezelverbindingen? Ik bedoel waar we normaal een versterker moeten plaatsten kunnen we nu misschien met dezelfde energie een sterker signaal ontvangen....

[divvid]

zou een array van deze antennes niet een ideale beeld sensor kunnen vormen? Een beetje zoals in http://adsabs.harvard.edu/abs/1983wi...book.....S

[Verwijderd]

Dan heb je zelfs geen lens meer nodig, of een motor om de camera te draaien!