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Posté par Redbran le Mercredi 09/03/2016 à 12:00
Du graphène pour des communications térahertz
Le graphène suscite un grand intérêt scientifique grâce à ses propriétés électriques et mécaniques exceptionnelles. Des chercheurs financés par l'UE ont exploré l'utilisation de graphène pour une antenne reconfigurable fonctionnant à des fréquences térahertz (THz).

Les fréquences THz présentent un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'applications potentielles dans le domaine des télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le terme synonyme officiel «communication...), ainsi que pour l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) et les capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur...). Mais toutes ces applications nécessitent des antennes THz. Dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) RASTREO (Multi-reconfigurable antenna solutions based on reflectarray technology) financé par l'UE, des chercheurs ont étudié les propriétés du graphène avec l'objectif de développer une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) réfléchissante THz.

Une antenne réfléchissante combine tous les avantages d'un réflecteur parabolique avec la conception plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage et le creusage de formes courbes, galbées et même...) d'une antenne réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) à commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :). Le graphène est une couche monoatomique d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) disposés selon une structure en nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir leurs œufs et fournir un premier abri à leur progéniture. Les nids sont généralement fabriqués...) d'abeilles, un semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment...) qui permet la propagation de modes plasmoniques à des fréquences THz. De plus, sa conductivité peut être efficacement contrôlée par un champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence...).


Antenne réfléchissante THz. Illustration projet RASTREO
Les chercheurs du projet RASTREO ont réussi à faire la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales,...) d'un réglage dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) à une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) de 1,3 THz. Le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une...) de réflexion d'un morceau carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois un...) de graphène en tant que fonction de la taille du morceau et de son potentiel chimique a également été calculé. La variation de phase maximum a été obtenue pour un morceau de graphène de 10 ?m, atteignant environ 300 degrés, ce qui est suffisant pour créer un faisceau filiforme.

Les résultats obtenus ont jeté les bases pour la conception et l'analyse d'une antenne réfléchissante. Dans le cas d'une antenne réfléchissante traditionnelle, 480 éléments d'or avec une taille de cellule d'environ 100 ?m seraient nécessaires. Les chercheurs du projet RASTREO ont utilisé plus de 25 000 éléments de graphène. Le prototype expérimental a été fabriqué de manière monolithique (Un monolithe est un élément fait d'un seul bloc de pierre de grande dimension. Son nom vient du grec ancien λιθος -lire lithos-(la pierre).), ce qui fait que le grand nombre d'éléments n'a pas eu d'impact sur le coût.

L'antenne réfléchissante à base de graphène a été conçue pour produire un faisceau filiforme avec une perte variant entre 0,5 dB et 6 dB entre 1,1 THz et 1,6 THz. Les détails de sa conception et l'évaluation des performances ont été décrits dans deux articles publiés dans des revues à comité de lecture et présentés lors de conférences internationales.

Le projet RASTREO a ouvert un axe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) très prometteur avec des applications intéressantes en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) de communications en intérieur et satellite (Satellite peut faire référence à :) et a déjà suscité un intérêt considérable pour des collaborations futures.

Pour plus d'information voir:
- http://mnwave.epfl.ch/rastreo
- http://cordis.europa.eu/result/rcn/161232_en.html

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Source: CORDIS-Europa