Fraunhofer-Wissenschaftler arbeiten am Einsatz von Graphen im Mobilfunk

Materialforschung Fraunhofer-Wissenschaftler arbeiten am Einsatz von Graphen im Mobilfunk

23.03.2015Redakteur: Franz Graser

Das oft als Wundermaterial bezeichnete Graphen eignet sich theoretisch ideal für den Einsatz in Bandpassfiltern von Mobilfunkgeräten. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg erprobt nun die Erzeugung von Graphen für diesen Anwendungszweck.

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Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik

Blick in die Prozesskammer des Reaktors, in der Graphen auf eine bis zu 1000 °C heiße Katalysatoroberfläche abgeschieden wird.
(Bild: Fraunhofer IAF)

Seine theoretischen Eigenschaften machen Graphen zum Wundermaterial: 200 mal härter als Stahl, 6 mal so leicht, reißfest aber biegsam, umweltverträglich und das dünnste Material der Welt.

Nur eine Atomlage dick, bleibt es dennoch bemerkenswert leitfähig. Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF sollen die Eigenschaften nun in der Praxis zum Einsatz kommen: als nahezu masselose Elektrode für piezoelektrische Resonatoren, wie sie in Bandpassfiltern von Smartphones eingesetzt werden.

GSM, UMTS, LTE, WiFi, Bluetooth – um nur eine kleine Auswahl der Funkstandards, die heute selbstverständlicher Bestandteil der mobilen Kommunikation sind, zu nennen. Für alle diese Funkstandards wäre die Signalverarbeitung ohne eine Frequenzfilterung nicht zu schaffen. Mikroakustische piezoelektrische Resonatoren sind hierfür die am Markt vorherrschende Technik.

Die Theorie sagt für diese Resonatoren beste Schwingungseigenschaften voraus, wenn die zur Anregung der Schwingung verwendete Elektrode sehr leicht wird. Der am leichtesten denkbaren Elektrode kommt elektrisch leitfähiges Graphen am nächsten.

„Die heute üblicherweise eingesetzten Metallelektroden dämpfen durch ihre Masse – ähnlich wie Filz auf einer Klaviersaite – die Schwingungen der Resonatoren und mindern die Signaltrennungsschärfe in Bandpassfiltern. Während man die Metallelektroden aber nicht beliebig dünnen kann, um ihre Masse und damit die Dämpfung zu reduzieren, bleibt Graphen selbst als atomar dünne Elektrode immer noch elektrisch leitfähig“, erklärt Dr. René Hoffmann, der am Fraunhofer IAF die Graphenforschung leitet.

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