世界上最小的收音机:由两个原子大小的哈佛大学物理学家制造

作者: Marko Loncar, Linbo Shao

来源: http://phys.org/news/2016-12-world-smallest-radio-blocks-size.html

发布日期: 2016-12-20

哈佛大学的物理学家制造出了世界上最小的无线电接收机,只有两个原子的大小,具有极高的耐环境性和生物相容性,适用于从太空探测到人体植入的广泛应用。

哈佛大学的物理学家制造出了世界上最小的无线电接收机,只有两个原子的大小。这个微型收音机是由两个原子组成的,可以忍受极度严酷的环境以及具有生物相容性。这意味着它可以从金星探测器到心脏起搏器上的应用中都可以实现工作。收音机有五个基本组件:电源、接收器、把空气中高能电频信号转换为低频电流的换能器、调谐器以及把电流转换为声音的扬声器或耳机。

这台世界上最小的收音机的内部工作原理是基于钻石中的氮-空位(NV)中心。首先,我们需要由碳原子构成的钻石。如果把其中的一个碳原子换成氮原子,并消除了一个相邻原子,就产生了一个氮的空穴。这个氮原子/空穴就是所谓的氮-空位(NV)中心,基本上我们现在已经创建了收音机的前两个组件:电源和接收器。将一束绿色的激光对准NV中心发射,就会激发钻石中的电子。这就是电源。

当FM无线电波撞上在NV中心周围被激发的电子时,它会转变成红光发射出去。这就是接收器。在接收器附近的电磁铁,可以把信号改变成接收器敏感的频率。这就是调谐器。电磁铁在钻石周围产生磁场,调谐NV中心的接受频率,就可以随意切换电台啦。但到目前为止,无线电波还只是发亮的红光,并没有产生任何声音。最后一步,我们需要一个普通的光电二极管将红光信号转换成电流,通过一个扬声器或一对耳机就可以发出声音了。

这种微型收音机的其中一个最大的好处是它可以在非常高的温度下工作,研究人员用它在摄氏350度的环境中进行测试,成功地播放了音乐。同时钻石还具有生物相容性,这意味着它们可以被应用在太空(比如金星探测器),也可以植入到人体心脏的起搏器,拥有极其广泛的应用。领导这项研究的是哈佛工程与应用科学学院的Marko Loncar教授和他的研究生Linbo Shao,研究论文已发表在《物理评论应用》上。

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