日前,来自哈佛大学约翰· 鲍尔森工程与应用科学学院的研究人员制造出了世界上最小的无线电接收机。该微型无线电接收机的构造块有两个原子的大,可以承受极端恶劣的环境并且具有生物相容性,这意味着它既可以用于金星探测器,也能用于人类心脏起搏器。
该研究由工程与应用科学学院的MarkosLoncar和Tiantsai Lin 教授以及研究生LinboShao共同合作,目前研究成果已发表在《Physical Review Applied》上。
这种无线电利用的是钻石中的微小缺陷,该缺陷被称为氮空位(NV)中心。为了制造出NV中心,研究人员用氮原子取代金刚石晶体中的一个碳原子并除去相邻的原子,产生一个带孔的基本氮原子的系统。NV中心可以用于发射单个光子或检测非常弱的磁场,它们具有光致发光性质,这意味着它们可以将信息转换为光,使其成为用于量子计算、声子学和传感的强大系统。
无线电具有五个基本要件——电源,接收器,将空气中的高频电磁信号转换为低频电流的换能器,扬声器或耳机将电流转换为声音和调谐器。
在这个器件中,从激光器发射绿光为金刚石的NV中心中的电子供电。这些电子对电磁场很敏感,例如在FM无线电中使用的波。当NV中心接收无线电波时,它转换它们并发出红光音频信号。公共光电二极管将该光转换成电流,然后通过简单的扬声器或耳机将其转换为声音。
电磁铁在钻石周围产生强磁场,能够影响无线电台,调谐NV中心的接收频率。
Shao和Loncar使用了数十亿个NV中心以提高信号强度,但是无线电与单个NV中心一起工作,每次发射一个光子,而不是一束光。
由于钻石的固有强度,接收机极具弹性。该团队在350摄氏度(约660华氏度)时成功地发出声音。
“钻石有这些独特的属性,”Loncar说,“这台无线电将能够在太空、恶劣的环境甚至人体内进行操作,因为钻石具有生物相容性。”
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