納米技術：科學家發現，石墨烯擁有超越未來電信寬帶需求的潛力！

圖片來源：Lauren V. Robinson / Springer Nature Ltd。

石墨烯旗艦項目中的研究人員，歐盟委員會最大的研究計劃之一，表明基於石墨烯的集成光子器件為下一代光通信提供了獨特的解決方案。該計劃的研究人員已經證明石墨烯的特性如何實現超寬帶通信以及低功耗，從根本上改變數據在光通信系統中的傳輸方式。這可能使石墨烯集成設備成為5G，物聯網（IoT）和工業4.0發展的關鍵因素。研究結果發表在Nature Reviews Materials上，並在封面上突出顯示。

“隨著傳統半導體技術正在接近其物理限制，我們需要探索全新技術，以實現我們對未來網絡化全球社會最雄心勃勃的願景，”德國諾基亞貝爾實驗室收發器研究部門負責人Wolfgang Templ解釋說。石墨烯旗艦合作伙伴。“石墨烯有望在光學和無線電通信的關鍵部件性能方面邁出重要一步，超越當今傳統半導體元件技術的性能極限。” 諾基亞IP和光網絡技術人員Paola Galli對此表示贊同：“石墨烯光子學提供了一系列優勢，成為改變遊戲規則的人。

石墨烯旗艦展示了基於石墨烯的集成光子學未來的願景，並提供了改善功耗，可製造性和晶圓級集成的策略。通過這一新出版物，Graphene旗艦合作伙伴還為基於石墨烯的光子器件提供了一個路線圖，超越了由5G，物聯網和工業4.0驅動的數據通信和電信市場發展的技術要求。“集成在光子電路中的石墨烯是一種低成本，可擴展的技術，可以以非常高的數據速率運行光纖鏈路，”來自意大利國家電信聯盟電信聯盟的Graphene旗艦合作伙伴CNIT的Marco Romagnoli說。

來自Graphene Flagship合作伙伴Ericsson Research的Antonio D'Errico解釋了“石墨烯對於光子學有可能以顛覆性的方式改變信息和通信技術的前景。本文發表在Nature Reviews Materials上，解釋瞭如何啟用新的功能豐富的光學網絡。我很高興地說，這些基本信息現在可供全球任何感興趣的人使用。”

這個由五個不同歐洲國家的公司和研究中心組成的工業和學術合作伙伴關係已經為石墨烯光子集成的未來發展了一個引人注目的願景。該團隊涉及CNIT，愛立信，IMEC，諾基亞，諾基亞貝爾實驗室，AMO，ICFO和劍橋大學的研究人員。這些合作是石墨烯旗艦的核心，由歐洲委員會設立，以支持石墨烯和相關材料的商業化，直到2023年。“石墨烯旗艦是一個獨特的生態系統，工業和學術合作伙伴在一起工作的時間比一個正常的歐盟項目。這種持久的協同作用在科學和創新方面產生了前所未有的結果，“羅馬尼奧利評論道。

“行業和學術界之間的合作是探索全新組件技術的關鍵。這一階段的研究具有重大風險，因此學術研究和行業研究實驗室加入最聰明的思維來解決根本問題是非常重要的。行業可以給予視角關於未來系統潛力的相關研究問題，“諾基亞貝爾實驗室的Templ補充道。“由於相互交換信息，我們可以使技術成熟，並考慮未來工業化和石墨烯基組件大規模生產的所有要求。”

“此案例體現了石墨烯技術在電信領域應用前沿應用的強大功能。在從材料開發轉向組件和系統級集成時，我們已經開始看到石墨烯旗艦投資的成果，”創新負責人Kari Hjelt解釋道。石墨烯旗艦。

與現有技術相比，石墨烯光子學在性能和製造方面都具有優勢。石墨烯可以確保調製，檢測和開關性能，滿足光子器件製造下一步發展的所有要求。“我們的目標是高度集成的光學收發器，這將使每個光學通道的超高比特率超過每秒1太比特。這些目標系統將通過大幅降低複雜性，能量耗散和外形尺寸來實現與基於半導體的前端系統的區別。更高的靈活性和可調性，“Templ解釋道。

來自Graphene旗艦合作伙伴AMO GmbH的Daniel Neumaier也是電子和光子集成石墨烯旗艦部門的領導者，他補充說：“光學通信鏈路在5G中將變得越來越重要，以支持所有節點所需的高數據速率。基於石墨烯集成在硅平臺上的光學元件將能夠提供更高的性能和低成本的生產工藝，因此有望成為5G時代的關鍵部件。”

“這篇論文清楚地說明了為什麼石墨烯和硅基光子學的綜合方法能夠滿足並超越未來電信系統中不斷增長的數據速率的可預見要求，”大學教授Andrea C. Ferrari說。劍橋，石墨烯旗艦科技官員及其管理小組主席。“物聯網和5G時代的到來為石墨烯展示其最終潛力提供了獨特的機會，”他總結道。

石墨烯旗艦是歐盟最大的研究計劃之一。它的預算為10億歐元，是一種前所未有的新型聯合協調研究計劃。石墨烯旗艦的總體目標是將石墨烯和相關材料從學術實驗室領域帶入歐洲社會，促進經濟增長並在十年內創造新的就業機會。通過一個由近150個學術和工業合作伙伴組成的聯盟，研究工作涵蓋整個價值鏈，從材料生產到組件和系統集成，並針對利用石墨烯和相關材料的獨特屬性的幾個特定目標。