211service.com
Najmniejsze radio na świecie
Naukowcy stworzyli najmniejsze na świecie radio z nanorurek węglowych. Nanorurka umieszczona między dwiema elektrodami łączy w sobie role wszystkich głównych komponentów elektrycznych w radiu, w tym tunera i wzmacniacza. Może dostroić się do sygnału radiowego i odtwarzać dźwięk przez zewnętrzny głośnik.
Pozytywne Wibracje: Pojedyncza nanorurka węglowa może dostroić się do sygnału radiowego, wzmocnić go i demodulować, aby uzyskać dźwięk zakodowany na fali nośnej. Nanorurka zaczyna wibrować (po lewej) zgodnie z sygnałem radiowym, jeśli sygnał ma taką samą częstotliwość jak naturalna częstotliwość rezonansowa nanorurki. Twórcy radia z nanorurek transmitowali w laboratorium piosenki – w tym Good Vibrations, autorstwa Beach Boys i Largo, z opery Kserkses Haendla – i byli w stanie dostroić się i posłuchać ich za pomocą radia nanorurkowego.
Chociaż praktyczne zastosowanie radia jest niepewne, można je wykorzystać w czujnikach biologicznych i środowiskowych. Naukowcy opracowują obecnie czujniki mikroelektromechaniczne (MEMS) do pomiaru poziomu cukru we krwi lub markerów nowotworowych w organizmie. Zamiast badaczy używających znacznika identyfikacyjnego o częstotliwości radiowej wielkości znaczka, radio z nanorurek mogłoby być pakowane z czujnikiem opartym na MEMS i wstrzykiwane bezpośrednio do krwioobiegu, mówi Alex Zettl , fizyk eksperymentalny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, który kieruje rozwojem radia z nanorurek. Gdy radio znajdzie się w ciele, może zapewnić bezprzewodową komunikację między małymi czujnikami biologicznymi a zewnętrznym monitorem. Aby to jednak zrobić, radio z nanorurek musiałoby działać jako nadajnik. Obecnie jest skonfigurowany tylko jako odbiornik, ale Zettl twierdzi, że ta sama fizyka działałaby jako nadajnik.
Radio z nanorurek działa inaczej niż tradycyjne radio. Konwencjonalne radia mają cztery główne części funkcjonalne: antenę, tuner, wzmacniacz i demodulator. Fale radiowe padające na antenę radiową wytwarzają prądy elektryczne o różnych częstotliwościach. Kiedy ktoś wybiera stację radiową, tuner odfiltrowuje wszystkie częstotliwości oprócz jednej. Tranzystory wzmacniają sygnał, podczas gdy demodulator, zwykle prostownik lub dioda, oddziela dane – muzykę lub inny dźwięk – które zostały zakodowane na nośnej fali elektromagnetycznej.
Zespół Zettla wykorzystał jedną nanorurki węglowe do wszystkich tych funkcji. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości elektryczne nanorurki węglowe były wcześniej wykorzystywane do wytwarzania elementów elektronicznych, takich jak diody, tranzystory i prostowniki. To było objawienie, że wszystko to można wbudować w tę samą [nanorurkę], mówi Zettl.
Multimedialne
Zobacz i usłysz radio z nanorurek.
Nanorurka wyrasta wystająca z powierzchni wolframu, która działa jak elektroda ujemna. Końcówka nanorurki węglowej jest również naładowana ujemnie. Próżnia oddziela nanorurki od dodatniej elektrody miedzianej. Naukowcy używają zewnętrznej baterii do przyłożenia napięcia między dwiema elektrodami. Elektrony wyskakują z ujemnej końcówki nanorurki do elektrody dodatniej, tworząc tak zwany prąd emisji pola.
Zettl wyjaśnia, że nanorurka nie działa jak antena w konwencjonalnym sensie. Oznacza to, że zamiast odbierać fale elektromagnetyczne elektrycznie, odbiera je mechanicznie. Dzieje się tak z powodu naturalnej częstotliwości rezonansowej nanorurki. Gdy tylko napotka fale radiowe odpowiadające częstotliwości, nanorurka zaczyna wibrować zgodnie z falami, skutecznie dostrajając się tylko do tego sygnału radiowego. Drgania nanorurki zmieniają prąd emisji pola, a drgania mechaniczne zamieniane są na sygnał elektryczny. Zewnętrzna bateria zasila prąd emisji pola i wzmacnia sygnał radiowy. Emisja pola jest naturalnie asymetryczna – umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku, podobnie jak diody i prostowniki stosowane w demodulatorach. Tak więc nanorurka działa również jako demodulator i wykrywa muzykę zakodowaną na fali nośnej.
Aby dostroić się do innej stacji radiowej, naukowcy zmienili częstotliwość rezonansową nanorurki. Robią to poprzez zmianę napięcia przyłożonego do elektrod. To jak strojenie struny w gitarze, mówi Zettl. Pole elektryczne ciągnie nanorurki. Za pomocą tej samej nanorurki naukowcy mogą pokryć całe pasmo radia FM.
Cees Dekker , badacz nanorurek z Delft University of Technology w Holandii, nazywa nowe radio atrakcyjnym dowodem, że bardzo proste urządzenia mogą być używane do codziennego użytku [narzędzi]. To, czy urządzenie jest używane do czujników, dopiero się okaże, mówi, ale na razie prosta demonstracja to dobry początek.