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核心部件2个原子大 钻石收音机

http://www.ec.hc360.com2016年12月21日11:31 来源:电子技术应用T|T

  如果你是一位无线电爱好者,那么你应该对用锌铁矿、硫铅矿、黄铁矿等具有半导体特性的矿石制造的矿石收音机并不陌生。不过,今天科学家已经制造出了更加高大上的钻石收音机。

  哈佛大学约翰·A·鲍尔森工程和应用科学学院(John A.Paulson School of Engineering and Applied Sciences)塔提赛·林电子工程教授马克·罗卡(Marko Loncar)领导的研究团队近日制成了世界上最小的收音机,其核心部件只有2个原子大。

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  该收音机既不会被生物体排斥,又能耐受极端环境。因此,它可以被植入人类的心脏,也可以被送上高温高压的金星表面。罗卡教授和他的研究生邵林波(音译,Linbo Shao)已将相关论文发表于《应用物理评论》上。

  钻石收音机利用了钻石中的名为"氮原子-晶格空位"中心(NV)的特殊缺陷:研究小组用1个氮原子替换钻石晶体中的1个碳原子,并移除这个氮原子旁边的另1个碳原子。这样,就形成了1个空位挨着1个氮原子的结构。

  这样的NV中心可以发射单光子,也可以探测到极其微弱的电磁波。此外,NV中心还有受激发光特性,可以把信息转化成光信号,因此可以成为量子计算、光电和传感领域的有力工具。

  收音机有5个基本部件:电源、天线、下变频器(把微波波段的信号降低到人耳可听到的低频)、喇叭和调谐器(决定收听哪个波段的信号)。

  钻石收音机中,NV中心的电子被绿色激光(电源)激励,被激励后的电子对电磁场(比如,广播信号)非常敏感。当NV中心收到电磁波后,它发射时变的红光,红光传递了电磁波携带的信息。光电二极管把红光转化为电流,电流驱动喇叭发出声音。

  这个收音机如何选台呢?在钻石收音机附近施加一个强电磁场,这个电磁场决定钻石收音机的NV中心对哪个频率敏感。单个NV中心一次只能发射一个光子,因此,邵和罗卡使用了几十亿个NV中心来发射的红光信号,以便让收音机发声。

  钻石是物理和化学特定非常稳定的物质,因此钻石收音机可以在极端条件下工作——实验中,钻石收音机在350摄氏度的高温下还能正常放歌。罗卡教授表示,钻石收音机的稳定特性将使得它在太空,极端环境和植入人体的医疗设备中大放异彩。

责任编辑:李迪晗

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