Nejmenší a nejodolnější rádio světa funguje díky defektům v diamantu  
Stačí jenom vyjmout dva atomy uhlíku z diamantu a jeden z nich nahradit atomem dusíku. A nejmenší rádio je na světě.

 

Diamantové rádio. Kredit: Eliza Grinnell / Harvard SEAS.
Diamantové rádio. Kredit: Eliza Grinnell / Harvard SEAS.

Zní to jako nějaký žert, ale je to pozoruhodný výzkum z Harvardu, který opět dokazuje, že diamanty jsou mezi vědci poslední dobou v kurzu. Tým badatelů Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) vytvořil úplně nejmenší rádiový přijímač na světě, který ke svému provozu využívá atomární defekty v růžové zbarvených diamantech. Jejich studii před pár dny zveřejnil časopis Physical Review Applied.

Marco Loncar. Kredit: SEAS.
Marco Loncar. Kredit: SEAS.

Tohle nepatrné rádio, jehož komponenty mají velikosti pár atomů, je nejen velmi malé, ale také velice odolné. Přežije v hodně drsném prostředí, a jako zajímavý bonus je ještě ke všemu biokompatibilní. Jinými slovy, můžete ho poslat na Venuši anebo z něj udělat součástku kardiostimulátoru, fungovat bude tam i tam.


Vedoucí výzkumu Marko Loncar a jeho spolupracovníci využili běžný typ atomárních defektů, jaké bývají k vidění v diamantech, takzvaná nitrogen-vacancy (NV) centra. NV centra vzniknou tak, že dojde k nahrazení dvou atomů uhlíku z krystalové mřížky diamantu atomem dusíku (nitrogen) a prázdným místem (vacancy). Tato centra mají velice zajímavé vlastnosti, díky kterým přitáhla zájem nanoinženýrů. NV centrum může být využito k vyzáření jednoho fotonu anebo třeba k detekci velmi slabého magnetického pole. Jsou také schopná fotoluminiscence, čili záření vyvolaného elektromagnetickým zářením. To znamená, že NV centra mohou přeměnit informaci na světlo, což z nich dělá nesmírně zajímavou komponentu pro vývoj kvantových počítačů, fotonických zařízení nebo pokročilých senzorů.

Nitrogen-vacancy center. Kredit: Kohei Itoh, AAPPS Bulletin.
Nitrogen-vacancy center. Kredit: Kohei Itoh, AAPPS Bulletin.

 

Rádiové přijímače mají obvykle pět základních součástek: zdroj energie, přijímač, transduktor, který přemění zachycený vysokofrekvenční elektromagnetický signál na nízkofrekvenční proud, reproduktor, který přemění proud na zvuk a tuner. V diamantovém nanorádiu z Harvardu je zdrojem energie světlo ze zeleného laseru.

Diamantové rádio v experimentu Kredit: Eliza Grinnell / Harvard SEAS.
Diamantové rádio v experimentu Kredit: Eliza Grinnell / Harvard SEAS.

Zelený laser vybudí elektrony v NV centrech, které jsou velmi citlivé na elektromagnetická pole, například na rádiové vlny FM vysílání, tedy vysílání s frekvenční modulací. Když NV centra zachytí rádiové vlny, tak je zpracují a vyzáří audiosignál v podobě červeného světla. Běžná fotodioda pak toto světlo přemění na elektrický proud, ze které pak reproduktor vytvoří zvuk. Pokud kolem diamantového rádia vznikne silné magnetické pole, tak může být využito k přeladění rádia na jinou frekvenci.


Loncarův tým použili k zesílení signálu celé miliardy NV center v diamantech. Diamantová rádia ale ve skutečnosti fungují i s jedním jediným NV centrem, které vyzařuje elektromagnetické záření po jednotlivých fotonech. Vzhledem k tomu, že diamantové nanorádio je doopravdy diamantové, je i jako diamant odolné. Loncar a spol. si na něm pustili hudbu ve 350 stupních Celsia. Badatelé si pochvalují, že diamant je jako materiál skutečně unikátní. Od diamantového rádia a podobných technologií můžeme čekat velké věci. 

Video:  A diamond radio receiver


Literatura
SEAS 16. 12. 2016, Physical Review Applied 6: 064008 (online 15. 12. 2016), Wikipedia (Nitrogen-vacancy center).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 20.12.2016
Tisk článku

Diamant -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 699 Kč
cena: 622 Kč
Diamant

Související články:

Magnetická rezonance v nano měřítku     Autor: Martin Tůma (14.02.2013)
Kvantová mechanika opět poráží Einsteina a jeho lokální realismus     Autor: Stanislav Mihulka (28.10.2015)
Baterie z jaderného odpadu a diamantů vydrží 5 tisíc let     Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2016)



Diskuze:

az na to

jan garaj,2016-12-21 15:03:39

ze je to AM nie FM.

Odpovědět


Nekřivděte hadrwadským fondům

Josef Hrncirik,2016-12-21 18:12:58

Tím, že z boku ojeli rezonanční křifku MW tuning, tím to HIFI FM převedli na AM, se kterou ve tmě PD nemají slitování.
Signál pak ční nad šumem jak Čomolungma min o celé 4 dB a s nejasnou dynamikou to bude vynikající do naslouchadel a protihlukových chráničů s růžovým šumem.

Odpovědět


Radio JEREVAN je napíchnuté na pomocný brilliant

Josef Hrncirik,2016-12-23 11:12:33

, ze kterého čerpá energii z rozpadu radia.
anténa, předzesilovač, Up konvertor, tuner; 2,87 GHz MW zesilovač, MW rezonátor pro sklonový FM detektor, magnetické ladění 500 Gauss se zaručenou HIFI stabilitou 20Hz/2,87 GHz, zelená pumpa, optický kolektor a filtr, PD, nf zesilovač, sluchátka i ucho konstruktéra jsou pochopitelně z PRC a proto je lze zanedbat.
Anténa by však měla mít velikost min. cca 0,5 lambda FM před up konverzí, aby stereo nervalo Smetanovi uši vlivem odrazů v příjmu.

Odpovědět

Krystalka

Tomáš Habala,2016-12-21 13:39:45

Zaujímavé... spomínam si, ako sme si za detských čias vyrábali rádiá "kryštálky" zo štandardnej vložky z telefónneho slúchatka. Stačilo tam pripájkovať jednu diódu a drátik miesto antény. Nepotrebovalo to ani batériu, hralo to len na ten výkon, čo si zachytilo z rádiovej vlny.

"Kryštálka" bolo naozaj celé rádio, ktoré sa dalo počúvať, keď si ho človek priložil k uchu, toto diamntové čudo je vlastne len anténa - ale zas má to iné výhody :)

Odpovědět


Re: Kryštálka iba za doláre

Josef Hrncirik,2016-12-21 14:34:19

stejně jako; Phys.rev.appl.064008.15.12.2016
Z grafů omylem zdarma je vidno, že to stejně nepracuje v roztaveném zinku.
Up konvertor bude dost drahý. Detekuje to FM signál 2,8GHz. Do diamantu se ho musí valit alespoň 0,2 mW.
Pro ladění stačí supravodivý magnet napájený cca 2,5 V.
Kolik stojí ?nebezpečná 532 nm pumpa a fluorescenční filtr ví Allah.
Akbar.
Při 1 kHz to má odstup šumu cca 4dB a harmonické zkreslení 2,7%.
To telefonním sluchátkům ani starému Bethovenovi určitě nevadí.
Možná se to dá používat jako radiokompas.

My jsme nakupovali ve Svazarmu na Januštici trofejní wehrmacht sluchátka 2 kOhm/5,- Kčs a na Obchodňáku krystalový detektor.

Odpovědět


Re: Re: Kryštálka iba za doláre

Josef Hrncirik,2016-12-21 14:48:06

Kolik miliard (biliónů) NV potřebovali ve svém briliantu, zdarma neprozradí už ani v supporting informations.

Odpovědět


Re: Re: Re: Kryštálka iba za doláre

Milan Krnic,2016-12-21 16:54:24

To nevadí, že neprozradí. Důležité je, že, cituji "můžeme čekat velké věci". Třeba souhlasím s navyšováním výdajů na podporu kosmonautiky, ALE chci super mega krásné úžasné reálně super bombastické fotky povrchu planet naší pidisoustavy, kde je vysoká teplota, a je mi jedno jak, i kdyby se měly posílat přes rádio!

Odpovědět


Pozoruhodnotná je plná váženka (obr.2) s cca 10000 rádii z obr. 1

Josef Hrncirik,2016-12-21 18:15:19

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace