Рис. 1. Изображение графеновых квантовых точек (флуоресцентных зеленых точек) внутри моделируемой артерии, на которой проводился эксперимент по цифровой связи с помощью биологических жидкостей Fichera. (Fichera, L.; Li-Destri, G.; Tuccitto, N. 2021). В этом методе нанокоммуникации распространение сигнала осуществляется молекулярным, а не электромагнитным способом связи. Это демонстрирует широкие возможности применения графена и, в частности, графеновых квантовых точек GQD внутри человеческого тела с целью их мониторинга и контроля.
Рис. 2. Схема сетевой архитектуры Интернета нанотехнологий для биомедицинских приложений. (Lee, S.J.; Jung, C.; Choi, K.; Kim, S. 2015)(фото вверху)
С другой стороны, исследователи (Акиидиз И.Ф.; Джорнет Дж. М.; Пьеробон М. 2010) обнаружили, что нанокоммуникация не работает на любой частоте терагерцового канала из-за рассеяния и потери траектории электромагнитных волн при их распространении по телу. Это обозначается следующим образом: “Общие потери на пути для бегущей волны в терагерцовом диапазоне определяются как сумма потерь на рассеяние и потерь на молекулярное поглощение. Потери при распространении объясняют затухание из-за расширения волны при ее распространении по среде и зависят только от частоты сигнала и расстояния передачи. Потери на поглощение объясняют затухание, которому будет подвергаться распространяющаяся волна из-за молекулярного поглощения, то есть процесс, посредством которого часть энергии волны преобразуется во внутреннюю кинетическую энергию для некоторых молекул, находящихся в среде. Это зависит от концентрации и конкретной смеси молекул, встречающихся на этом пути. Разные типы молекул имеют разные резонансные частоты, и, кроме того, поглощение в каждом резонансе зависит не от одной центральной частоты, а от того, что она распределена в диапазоне частот. В результате терагерцовый канал очень избирательен по частоте“. Таким образом, становится очевидным, что молекулы клеточной ткани и жидкости организма затрудняют передачу и уменьшают расстояние распространения волн, излучаемых извне по беспроводной сети. Фактически, они заявляют, что “из-за потерь на распространение общие потери на траектории увеличиваются с увеличением расстояния и частоты независимо от молекулярного состава канала, аналогично традиционным моделям связи в частотных диапазонах мегагерц или несколько гигагерц. Однако присутствие различных молекул на этом пути, особенно водяного пара, определяет несколько пиков ослабления на расстояниях, превышающих несколько десятков миллиметров. Мощность и ширина этих пиков связаны с количеством поглощающих молекул. Предполагая, что их концентрация однородна в пространстве, это число увеличивается пропорционально расстоянию, но мы также можем думать о неоднородных концентрациях или даже внезапных всплесках молекул, проходящих через сеть“. Это означает, что, хотя излучаемые сигналы учитываются в терагерцовом диапазоне, они подавляются до уровня мегагерц или нескольких гигагерц, что соответствует частотам, используемым в мобильной телефонии 2G, 3G, 4G и 5G. Еще одна важная деталь — это тот факт, что расстояние распространения уменьшается, а это означает, что для поддержания качества сигнала и его распространения в организме требуется, чтобы графен присутствовал в крови и тканях в количестве, достаточном для создания соответствующих расстояний связи. Иными словами, есть свидетельства того, что сети беспроводной нанокоммуникации, основанные на электромагнетизме, требуют графеновых квантовых точек GQD, которые служат узлами связи для передачи данных, информации или модуляции.