En la Universidad Estatal de Penza, que está bajo la jurisdicción del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de Rusia, se ha creado un programa para estudiar las ondas electromagnéticas en una superficie con grafeno. Este desarrollo se puede utilizar en dispositivos y aparatos innovadores para medicina, electrónica y redes de telecomunicaciones.
El grafeno es una capa ultrafina de átomos de carbono, cuyo grosor es de solo un átomo. Gracias a su estructura, el grafeno muestra características físicas únicas que se aplican en diversas áreas científicas y técnicas.
Por ejemplo, el grafeno se distingue por su alta conductividad en la superficie y puede absorber luz en un amplio espectro: desde el ultravioleta hasta el infrarrojo medio. Gracias a estas propiedades, el grafeno se utiliza para crear fotodetectores, moduladores y otros dispositivos electrónicos eficaces. Estos componentes se utilizan ampliamente en los dispositivos modernos.
Según Stanislav Tíjov, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Penza, el grupo científico ha desarrollado dos enfoques innovadores para crear dispositivos basados en grafeno. Estos métodos superan a todos los análogos existentes en el mundo gracias a una metodología especial de modelado matemático. Esta metodología se puede utilizar para crear guías de ondas.
El proceso de creación y lanzamiento de un dispositivo basado, por ejemplo, en grafeno, está precedido por un proceso de modelado matemático. Porque es necesario ver y calcular todos los riesgos. Observar las características del modelo. La simulación por ordenador ayuda a evitar imprecisiones y errores en el futuro dispositivo, así como costes financieros injustificados en su producción.
Los especialistas realizan investigaciones dirigidas a estudiar cómo se propagan las ondas electromagnéticas en una capa plana cubierta de grafeno. En particular, analizan cómo el recubrimiento de grafeno afecta a las propiedades de diversas estructuras de guía de ondas.
No existen muchos métodos en el mundo para utilizar el grafeno en modelos matemáticos. Todos ellos tienen sus inconvenientes. Por ejemplo, algunas características, como la no linealidad del grafeno y las propiedades de los objetos que lo rodean, no se tienen en cuenta, o se limita el rango de radiación electromagnética.
Los especialistas de Penza han desarrollado un método universal que se puede utilizar para resolver cualquier tarea técnica relacionada con la creación de dispositivos electrónicos, sensores de gas y células solares.
Además, nuestro método puede operar no solo con grafeno, sino también con cualquier otro material bidimensional con propiedades similares al grafeno: disulfuro de molibdeno, fósforo negro.
El método de modelado matemático permite realizar cálculos precisos. En la PGU proponen considerar el problema de la difracción para la ecuación bidimensional de Helmholtz con condiciones de contorno no lineales. Es importante señalar que en la práctica mundial aún no ha habido intentos de resolver un problema similar. Esto permite tener en cuenta el comportamiento de la onda tanto en dirección longitudinal como transversal para el grafeno o el recubrimiento de grafeno. Además, no existen restricciones sobre las características del grafeno y los objetos que lo rodean.
Los científicos reducen el problema a una ecuación integral hipersingular. Para su solución, proponen un método analítico de procesamiento de operadores hipersingulares.
Como resultado de la realización de complejos cálculos matemáticos en la PGU, se desarrolló un programa que permite resolver de forma rápida y eficaz las tareas planteadas. Con la ayuda de este programa, se puede seleccionar el material más adecuado para resolver un problema concreto.
La universalidad del método utilizado en la creación del programa hace que sea aplicable en diversas ramas de la industria.
Anteriormente, científicos rusos propusieron proteger el plástico del sol con lignina de madera. Gracias a la aparición de nuevos materiales resistentes a la radiación ultravioleta, la vida útil de esta técnica puede aumentar significativamente.
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