Нанорадио (также называемое радио из углеродных нанотрубок) — это нанотехнология, действующая как радиопередатчик и приемник с использованием углеродных нанотрубок . Одно из первых нанорадио было сконструировано в 2007 году исследователями под руководством Алекса Зеттла из Калифорнийского университета в Беркли, где они успешно передавали аудиосигнал. [1] Из-за небольшого размера нанорадио могут иметь несколько возможных применений, таких как функция радио в кровотоке. [2]
Первое наблюдение нанорадио может быть приписано японскому физику Сумио Иидзиме в 1991 году, который увидел «светящийся электрический разряд», исходящий от углеродной нанотрубки на графитовом электроде. [2] 31 октября 2007 года группа исследователей под руководством Алекса Зеттла из Калифорнийского университета в Беркли создала одно из первых нанорадио. [1] Их эксперимент состоял в размещении многослойной нанотрубки на кремниевом электроде и соединении ее с противоэлектродом через провод и батарею постоянного тока. И электрод, и нанотрубка также помещались в вакуум около 10-7 Торр . [3] Затем они поместили прибор в просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения .документировать движение нанотрубки. Они наблюдали за вибрацией нанорадио и передали песню Эрика Клэптона «Layla». [4] После небольших корректировок команда смогла передавать и принимать сигналы с расстояния в пару метров по всей лаборатории; [2] Однако первоначальный прием звука по радио был скрипучим, что, по мнению Зеттла, было связано с отсутствием лучшего вакуума. [1]
Небольшой размер, примерно 10 нанометров в ширину и сотни нанометров в длину, а также состав нанорадио обеспечивают несколько отличительных свойств. Небольшой размер нанорадио позволяет электронам проходить без особого трения, что делает нанорадио эффективными проводниками. Нанорадио также могут быть разных размеров; они могут быть двустенными, трехстенными и многостенными. Помимо разных размеров, нанорадиоприемники также могут иметь различную форму, например изогнутую, прямую или тороидальную . Общим для всех нанорадио является то, насколько они относительно сильны. Сопротивление может быть связано с прочностью связей между атомами углерода. [2]
Основными частями радиоприемника являются антенна, тюнер, демодулятор и усилитель. Углеродные нанотрубки уникальны тем, что могут функционировать как эти части без необходимости в дополнительных схемах.
Нанорадио достаточно маленькое, чтобы электромагнитные сигналы могли механически вибрировать нанорадио. Нанорадио по сути действует как антенна, вибрируя с той же частотой, что и сигнал от входящих электромагнитных волн; это отличается от традиционных радиоантенн, которые обычно являются стационарными. [3] Нанотрубка может вибрировать на высоких частотах, от «тысяч до миллионов раз в секунду». [1]
Нанорадио также может функционировать как тюнер, увеличивая или уменьшая длину нанотрубки; это изменяет резонансную частоту, на которой он вибрирует, позволяя радио настраиваться на определенные частоты. Длину нанотрубки можно увеличить, потянув за кончик с положительным электродом, и сократить, удалив атомы с кончика. [1] Следовательно, изменение длины является постоянным и необратимым; однако метод изменения электрического поля также может влиять на частоту, на которую реагирует нанорадио, но не является постоянным. [2]