Το μικρότερο ραδιόφωνο του κόσμου, φτιαγμένο από διαμάντια

Ερευνητές στη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών (SEAS) του Χάρβαρντ κατασκεύασαν τον μικρότερο ραδιοφωνικό δέκτη του κόσμου εκμεταλλευόμενοι τις ατέλειες των ροζ διαμαντιών σε ατομικό επίπεδο. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο ραδιοφωνικός δέκτης αυτός  είναι εξαιρετικά ανθεκτικός και θα ήταν ιδανικός για μελλοντική διάθεση σε δύσκολα περιβάλλοντα, από το ανθρώπινο σώμα μέχρι την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Στην πραγματικότητα, είναι σε θέση να παίξει μουσική μέσω ραδιοφώνου σε θερμοκρασίες έως 350 βαθμούς Κελσίου, μόλις 93 βαθμούς λιγότερους του μέσου όρου θερμοκρασίας της Αφροδίτης, αλλά σχεδόν 260 βαθμούς υψηλότερες από ένα μέσο ραδιόφωνο καταναλωτή. Δείτε εδώ το βίντεο από έναν τέτοιο δέκτη.

Όπως αναφέρεται λεπτομερώς σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Εφαρμοσμένη Επιθεώρηση Φυσικής την περασμένη εβδομάδα, το ραδιόφωνο διαμαντιού SEAS λειτουργεί με την αξιοποίηση ατελειών στα διαμάντια, που ονομάζονται “κέντρα κενών αζώτου”.

Οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν αυτές τις ατέλειες στο διαμάντι αντικαθιστώντας ένα άτομο άνθρακα με ένα άτομο αζώτου και στη συνέχεια αφαιρώντας το ατόμο άνθρακα ακριβώς δίπλα σε αυτό. Στην ουσία, αυτό δημιουργεί μια τρύπα στο ατομικό πλέγμα του διαμαντιού των ατόμων άνθρακα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διοχέτευση μεμονωμένων φωτονίων ή να ανιχνεύσουν ασθενή μαγνητικά πεδία.

Ένα τυπικό ραδιόφωνο αποτελείται από πέντε στοιχεία, δηλαδή: μια πηγή ενέργειας, ένα δέκτη, ένα μετατροπέα (ο οποίος μετατρέπει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε ηλεκτρικό ρεύμα), έναν συντονιστή και ένα ηχείο. Η συσκευή Harvard έχει όλα αυτά τα στοιχεία, αν και μάλλον στις πιο εξωτικές παραλλαγές τους.

Η πηγή ενέργειας στο ραδιόφωνο του Χάρβαρντ είναι το πράσινο φως που εκπέμπεται από ένα λέιζερ που διοχετεύεται προς τα ηλεκτρόνια στα κέντρα κενών αζώτου. Αυτά τα ηλεκτρόνια είναι ευαίσθητα σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, έτσι ώστε από τη στιγμή που εγείρονται από το λέιζερ μπορούν να κάνουν λήψη των ραδιοκυμάτων. Όταν το κέντρο κενών άζωτο ανιχνεύει τα ραδιοκύματα, τα μετατρέπει σε κόκκινο φως που διοχετεύεται μέσω μιας φωτοδιόδου (ο μετατροπέας σε αυτήν την περίπτωση) που μετατρέπει το φως σε ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε ήχο χρησιμοποιώντας ένα ηχείο ή ακουστικά.

Αλλά τι γίνεται με το συντονιστή; μπορεί να αναρωτηθείτε. Πώς μπορεί κάποιος να αλλάξει το ραδιοφωνικό σταθμό όταν ο ραδιοφωνικός δέκτης σας έχει εύρος μόνο δύο άτομα; Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές του SEAS δημιουργήσαν ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από το διαμάντι, το οποίο μπορεί να χειριστεί κανείς για να αλλάξει τη συχνότητα λήψης των κενών θέσεων αζώτου. Το σήμα μπορεί να ενισχυθεί με τη χρήση περισσότερων κέντρων κενών αζώτου (οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δισεκατομμύρια από αυτές τις ατέλειες), αλλά λειτουργεί επίσης με μία μόνο ατέλεια. Σε αυτή την περίπτωση, ωστόσο, το συγκεκριμένο κενό αζώτου θα εκπέμπει μόνο ένα φωτόνιο κάθε φορά, αντί για μια ακτίνα ερυθρού φωτός.

Στο μέλλον, η ομάδα ελπίζει να διερευνήσει πώς άλλες ατομικές ατέλειες, όπως τα κέντρα κενών πυριτίου στα διαμάντια - μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να χειραγωγήσουν τα ραδιοκύματα.