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.
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.
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.
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).