Des chercheurs de l'École de génie et des sciences appliquées de Harvard John A. Paulson ont fabriqués le plus petit récepteur radio au monde, construit à partir d'un assemblage de résidus de diamants roses à l'échelle atomique
Cette radio minuscule dont les blocs d'assemblage sont de la taille de deux atomes, peut résister à des environnements extrêmement durs et est biocompatible, ce qui signifie qu'il pourrait fonctionner n'importe où, d'une sonde sur Vénus, à un stimulateur cardiaque dans un cœur humain.
La recherche fut menée par Marko Loncar Ingénieur Électricien à SEAS et son étudiant diplômé Linbo Shao. Ils ont publiés leurs résultats dans : Physical Review Applied.
Voici cette radio minuscule dont les blocs de construction sont de la taille de deux atomes. Crédit: Eliza Grinnell - Harvard SEAS
La radio utilise de minuscules imperfections dans les diamants appelés centres d'azote-vacance (nitrogen-vacancy-centers ou NV). Pour faire des centres NV, les chercheurs ont remplacés un atome de carbone dans un cristal de diamant rose avec un atome d'azote et supprimés un atome voisin. Cela a permis la création d'un système qui est essentiellement composé d'un atome d'azote avec un trou à côté de lui. Les centres NV peuvent être utilisés pour émettre des photons uniques ou détecter des champs magnétiques très faibles. Ils ont des propriétés photo-luminescentes, ce qui signifie qu'ils peuvent convertir l'information en lumière, ce qui en fait des systèmes puissants et prometteurs pour le calcul quantique, la phonétique et la détection.
Ces diamants ont des propriétés uniques
Les radios ont cinq composants de base, une source d'alimentation, un récepteur, un transducteur pour convertir le signal électromagnétique haute fréquence dans l'air à un courant basse fréquence, un haut-parleur ou un casque pour convertir le courant en son et un tuner.
Dans le dispositif de Harvard, les électrons dans les centres NV du diamant sont alimentés par la lumière verte émise par un laser. Ces électrons sont sensibles aux champs électromagnétiques, y compris les ondes utilisées dans la radio FM, par exemple. Lorsque le centre NV reçoit des ondes radio, il les convertit et émet le signal audio sous forme de lumière rouge. Une photodiode commune convertit cette lumière en courant, qui est ensuite convertie en son par un simple haut-parleur ou un casque.
Un électroaimant crée un fort champ magnétique autour du diamant, qui peut être utilisé pour changer la station de radio, accordant la fréquence de réception des centres NV.
Linbo Shao et Marko Loncar ont utilisés des milliards de centres NV pour stimuler le signal, mais la radio fonctionne avec un seul centre NV, émettant un photon à la fois, plutôt qu'un flux de lumière.
Cette radio est extrêmement résistante, grâce à la force intrinsèque du diamant. L'équipe a joué avec succès en écoutant de la musique à 350 degrés Celsius ( environ 660 Fahrenheit ).
« Ces diamants ont des propriétés uniques » a déclaré Marko Loncar. Confirmant ses dires, il souligna encore : « Cette radio serait capable de fonctionner dans l'espace, dans des environnements difficiles et même dans le corps humain car les diamants sont biocompatibles.»
Sources :
Seas.harvard.edu
Phys.org/news
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