Dissertation an der TU Wien

Kohlenstoff sorgt für Speedboost bei Datenübertragungen

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Bevor Daten aus der Glasfaserleitung im Computer weiterverarbeitet werden, müssen diese in elektrische Signale umgewandelt werden. Eine Forscherin zeigt nun, wie das Kohlenstoffmaterial Graphen diese Umwandlung deutlich beschleunigen kann.

(Source: Mathew Schwartz / Unsplash)
(Source: Mathew Schwartz / Unsplash)

Unsere Computer verstehen, was aus der Internetleitung kommt - so empfinden wir das jedenfalls im Alltag. Doch damit Computer die übertragenen Daten auch tatsächlich lesen und verarbeiten können, müssen diese zunächst umgewandelt werden, wie die Technische Universität Wien (TU Wien) in einer Mitteilung schreibt. Denn während Daten in Form optischer Lichtsignale durch die Glasfasernetze jagen, verarbeitet sie der Computer schlussendlich als elektrische Impulse.

 

Leistungsbremse Fotodetektor

Diese Umwandlung geschieht mittels eines Fotodetektors, schreibt die TU Wien weiter. Diese funktionieren zwar, stossen aber an ihre Leistungsgrenzen. Ein häufiges Problem sei etwa sogenannter Dunkelstrom: Auch wenn absolut kein Licht auf den Detektor falle, liefere er ein Rauschen. Das liegt daran, dass normalerweise eine elektrische Spannung an den Detektor angelegt werden müsse, heisst es in der Mitteilung.

Mit einem effizienteren Fotodetektor könnte die Umwandlung in elektrische Impulse beschleunigt und damit die Datenübertragungsgeschwindigkeit gesteigert werden, schreibt die TU Wien. Bei Neuentwicklungen könnte ein Kohlenstoffmaterial eine wichtige Rolle spielen.

 

Graphen drauf und ab die Post

Viel versprechende Ergebnisse erzielte unlängst die Elektrotechnikerin Simone Schuler, die am Institut für Photonik der TU Wien ihre Dissertation verfasste. Schuler verwendete das ultradünne Kohlenstoffmaterial Graphen, um neuartige Photodetektoren herzustellen, wie die Universität schreibt. Der so entstandene Fotodetektor ermögliche viel höhere Datenübertragungsraten als herkömmliche Technologien. Laut dem "ORF"erreichten die Wissenschaftler bei einem Versuchsaufbau eine Geschwindigkeit von 100 Gigabit und mehr.

Das Material Graphen verbinde mehrere Vorteile miteinander, führt Schuler in der Mitteilung aus: "Es kann Licht in einem extrem breiten Bereich des Spektrums absorbieren, man kann also Lichtsignale mit ganz unterschiedlichen Wellenlängen verwenden. Ausserdem ist die Sensitivität von Graphen-Photodetektoren extrem hoch, man braucht also nur eine geringe Lichtleistung, um zuverlässig ein elektrisches Signal zu bekommen."

Auch das Problem des Dunkelstroms könne umgangen werden, sagt sie weiter: "Man dotiert die Kohlenstoffschicht auf ganz gezielte Weise mit Fremdatomen, und zwar so, dass die elektrischen Eigenschaften auf zwei aneinanderliegenden Seiten unterschiedlich sind. Wenn man das richtig macht, erhält man bei Lichteinfall ein elektrisches Signal, ohne vorher eine Spannung anlegen zu müssen."

In den Genuss der gesteigerten Datenübertragungsgeschwindigkeit kommen wir aber vorerst noch nicht: Das Konzept illustriere vor allem das Potenzial des Materials. "Von einer Produktreife im Sinne der serienmässigen Integration in Chips sind wir allerdings noch weit entfernt", sagt Schuler gegenüber dem ORF.

 

ETH-​Forschende haben einen superschnellen Chip gebaut, der die Datenübertragung in optischen Glasfasernetzen beschleunigen kann. Bedeutsam ist das mit Blick auf die steigende Nachfrage nach Streaming-​ und Onlinediensten. Der Plasmonik-​Chip verbindet gleich mehrere Neuerungen miteinander.

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