Timanttiin perustuva radiovastaanotin

Harvardin yliopiston (SEAS) tutkijat ovat tehneet radiovastaanottimen, joka perustuu vaaleanpunaisen timantin atomitason vikoihin.

Radiovastaanottimen keskeinen osa perustuu typpivakansseihin (NV).Tällaisessa NV-keskuksessa yksi timanttikiteen hiiliatomi on korvattu typpiatomilla ja sen viereisen atomi poistettu, jolloin syntyy typpiatomin ja sen vieressä olevan aukon muodostama järjestelmä.

NV-järjestelmiä voidaan käyttää emittoimaan yksittäisiä fotoneja tai havaitsemaan hyvin heikkoja magneettikenttiä. Niillä on myös fotoluminoivia ominaisuuksia eli ne voivat muuntaa sähkömagneettisen informaation valoksi, mikä tekee niistä tehokkaita ja lupaavia järjestelmiä kvanttilaskentaan, fotoniikkaan ja tunnistukseen.

Harvardin tutkijoiden kahteen timantissa olevaan atomiin perustuva NV-järjestelmä demoduloi taajuusmoduloitua (FM) mikroaaltosignaalia ja siirtää sen fluoresenssiin.

NV-rakenteen elektronin spinistä riippuvainen fotoluminenssi tuottaa optisesti havaittavan magneettisen resonanssin (OMDR) kun NV-keskusta pumpataan vihreällä laserilla.

Kun NV-keskus vastaanottaa radioaaltoja se muuntaa ja emittoi ne punaisena valona. Tavallinen fotodiodi muuntaa tämän valon virraksi, joka muunnetaan sitten edelleen äänisignaaliksi.

Radion kantoaaltotaajuus on 2,8 gigahertsiä ja se on viritettävissä yli 300 megahertsin alueella ulkoisen magneettikentän avulla. Tutkijat siirsivät timanttiradiollaan hi-fi tasoista audiosignaalia 91 kilohertsin kaistanleveydellä.

Nyt tutkijat hyödynsivät miljardeja NV-keskuksia tehostaakseen signaalia mutta periaatteessa radio toimii yhdelläkin NV-keskuksella, mikä olisi jo todella pieni radiovastaanoton lähtökohta.

Timantin luontaisen vahvuuden ansiosta tutkijat kuuntelivat radiollaan musiikkia 350 celsiusasteessa. Täten radio soveltuisi käytettäväksi jopa Venuksen ilmakehässä. Koska timantit ovat myös biologisesti vaarattomia, radio voisi toimia jopa ihmiskehossa.

Aiheesta aiemmin:

Maailman pienin radioasema