石墨烯对天线辐射性能的研究

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。今天小编推荐的课题的内容是关于石墨烯的。课题题目是加州理工科研课题:石墨烯对于天线辐射性能的调控与研究。

课题简介

电磁学(Electromagnetism)是研究电磁力(电荷粒子之间的一种物理性相互作用) 的物理学分支。电磁力通常表现为电磁场,如电场、磁场和光。电磁力是自然界中四种基本相互作用之一。 电学与磁学领域密切相关。电磁学可以广义地包含电学和磁学,但狭义来说是探讨电与磁彼此之间相互关系的一门学科。
天线(Antenna)是一种用来发射或接收无线电波的设备,广泛而言为电磁波的电子元件。天线应用于广播和电视、点对点无线电通讯、雷达和太空探索等系统。天线通常在空气和外层空间中工作,也可以在水下运行,甚至在某些频率下工作于土壤和岩石之中。
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家Andre和Konstantin成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯依旧是当今世界研究的前沿课题。
本课题中,我们巧妙地将石墨烯作为天线辐射的一部分,研究单原子层的石墨烯对天线辐射性能的调控。让我们一起见证神奇的单原子层带来的奇迹!

科研方法

计算机仿真模拟
计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比,计算机模拟技术通过数学建模,解放了普通实验对于器材的苛刻要求,具有可多次进行、反复试错的优点。同时,由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算,能够以直观的方式呈现研究的成果,对于初次涉猎科学研究的高中生而言,也更为简单易学、容易上手。
例如:在设计外太空的卫星轨道时,受制于客观条件,科研工作者无法在地球上重现外太空的环境,因此,只能借助计算机强大的运算能力,对外太空的情况和卫星的轨道进行模拟、反复实验,并基于模拟实验的结果,完成科学的轨道设计。

授课导师

加州理工大学博士

  • 研究方向:电子工程、光学;
  • 多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上发表学术论文。

课题要求

本课题适合: 9-12 年级学生,有较强的逻辑思维和抽象思维能力:
英文:

  • 具备基本的学术英语阅读能力;
  • 接触过英文写作,有论文写作经验者更佳;

数学:

  • 微积分基础知识;
  • 最优化基础知识;
  • 数值分析基础知识;

计算机:

  • 计算机建模;
  • 计算机模拟;

物理学:

  • 计算机建模;
  • 计算机模拟;

工程:

  • 机械工程;
  • 电子工程。

加州理工科研课题:石墨烯对于天线辐射性能的调控与研究这个课题对于未来想要研究这方面内容的同学来说,是一个很好的机会。

更多学研项目

翰林国际教育资讯二维码