美大学用石墨烯将天线缩小至1/100 可用于太赫兹无线通信

佐治亚理工学院设想的石墨烯天线示意图。使用长1μm、宽10nm～100nm的石墨烯带。（图片由Ian Akyildiz和Josep Jornet提供） 

美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的研究人员公布了一项研究成果：用石墨烯制作的天线非常适于利用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波，即“太赫兹波”的无线通信。于是，制作用一般金属天线无法实现的约1μm长太赫兹无线模块就有了实现的可能。

无线通信天线的尺寸一般需要与所用无线电波（电磁波）的波长同等。如，无线LAN利用的2.4GHz频带的电波为数cm，毫米波为数mm。实际上，天线因使用高介电率材料等而小型化有所进展，但即便如此也只能小型化至波长的1/10左右。

太赫兹波的波长为100μm左右，因此天线及无线模块的小型化极限也约为100μm长。如果想使无线模块小型化至1μm以下，就需要使用超过100THz或更高频率的红外线及可视光线作为无线的载波。而这种技术难度很大，凭借目前的无线路线技术无望实现。

然而，据佐治亚理工学院教授Ian Akyildiz等介绍，若天线用石墨烯来制作，则其1/100的1μm长度可实现与大约100μm长的金属天线同等的性能，这一点已由数值分析所证实。其原因大致有两点：一是石墨烯会发生表面等离极化激元（Surface Plasmon Polariton，SPP）现象，材料表面的电子与光子会发生共振，有一种扩大效应的功能。另一点是，由于石墨烯的特殊能带结构形成特殊导电性，即使是更长波长的电波，也会在石墨烯上产生共振。

据称，佐治亚理工学院的研究人员目前正在试制不只是天线，甚至连无线线路也使用石墨烯晶体管的无线模块。“将来手机等终端等上配备数百～数千个石墨烯太赫兹无线模块，可实现传输速度为1Tbit/秒左右的超高速无线通信”（Akyildiz）。