Verdens mindste radiomodtager har byggesten på størrelse med to atomer

Forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences har lavet verdens mindste radiomodtager - bygget af en samling af defekter i atomskala i lyserøde diamanter.

Denne lille radio - hvis byggesten er på størrelse med to atomer - kan modstå ekstremt barske miljøer og er biokompatibel, hvilket betyder, at det kunne fungere alt fra en sonde på Venus til en pacemaker i et menneskeligt hjerte.

Undersøgelsen blev ledet af Marko Loncar, Tiantsai Lin -professor i elektroteknik ved SEAS, og hans kandidatstuderende Linbo Shao og udgivet i Fysisk gennemgang anvendt .

Radioen bruger små ufuldkommenheder i diamanter kaldet nitrogen-vacancy (NV) centre. For at lave NV -centre, forskere erstatter et carbonatom i en diamantkrystal med et nitrogenatom og fjerner et nabostat - hvilket skaber et system, der i det væsentlige er et nitrogenatom med et hul ved siden af. NV -centre kan bruges til at udsende enkeltfotoner eller detektere meget svage magnetfelter. De har fotoluminescerende egenskaber, hvilket betyder, at de kan konvertere information til lys, gør dem til kraftfulde og lovende systemer til kvanteberegning, fonetik og sansning.

Radioer har fem grundlæggende komponenter - en strømkilde, en modtager, en transducer til at konvertere det højfrekvente elektromagnetiske signal i luften til en lavfrekvent strøm, højttaler eller hovedtelefoner for at konvertere strømmen til lyd og en tuner.

I Harvard -enheden, elektroner i diamant NV -centre drives, eller pumpet, ved grønt lys udsendt fra en laser. Disse elektroner er følsomme over for elektromagnetiske felter, herunder de bølger, der bruges i FM -radio, for eksempel. Når NV -center modtager radiobølger, konverterer det dem og udsender lydsignalet som rødt lys. En fælles fotodiode konverterer det lys til en strøm, som derefter konverteres til lyd via en simpel højttaler eller hovedtelefon.

En elektromagnet skaber et stærkt magnetfelt omkring diamanten, som kan bruges til at skifte radiostation, tuning af modtagerfrekvensen for NV -centrene.

Shao og Loncar brugte milliarder af NV -centre for at øge signalet, men radioen fungerer med et enkelt NV -center, udsender en foton ad gangen, frem for en lysstrøm.

Radioen er ekstremt modstandsdygtig, takket være diamantens iboende styrke. Holdet spillede med succes musik ved 350 grader Celsius - omkring 660 Fahrenheit.

"Diamanter har disse unikke egenskaber, "sagde Loncar." Denne radio ville være i stand til at fungere i rummet, i barske miljøer og endda i menneskekroppen, da diamanter er biokompatible. "