راديوي ميكروسكوبي هم ساخته شد

ايرنا: دانشمندان فيزيك دانشگاه بِركلي آمريكا كوچكترين راديوي جهان را كه حتي با ميكروسكوپ هاي معمولي هم ديده نمي شود، ساختند. براي به كار انداختن اين راديوي كوچك فقط يك باتري لازم است و مي‌توان امواج ايستگاه‌هاي مختلف را از طريق آن دريافت كرد و با بلندگوهاي آن شنيد. متخصصان طراحي اين نانو راديو مي‌گويند : براي اولين بار با اين نانو راديو موفق به دريافت كانال FM شديم. شنيدن صدا از اين راديو واقعاً هيجان انگيز بود. نانو راديو هم اكنون فقط به عنوان يك دريافت كننده مورد استفاده قرار مي گيرد؛ ولي اميد مي رود كه در آينده‌اي نه چندان دور به عنوان فرستنده نيز عمل كند. اين راديوي كوچك كه صد ميليارد بار كوچكتر از اولين راديوي تجاري است، كاربردهاي گسترده اي دارد. مي‌توان از اين راديو در تلفن‌هاي همراه گرفته تا تجهيزات ميكروسكوپي استفاده كرد. از آنجاكه مصرف انرژي نانو راديو بسيار اندك است، به‌عنوان بهترين گزينه در مدارهاي ميكروالكترونيكي محسوب مي‌شود. در نانو راديو، يك نانو تيوب تك‌ديواره به تنهايي نقش آنتن، تنظيم‌كننده، تقويت‌كننده و تبديل‌كننده را در هر دو كانال FM و AM‌ ايفا مي‌كند كه هريك از اين فرآيند ها در راديوي استاندارد يك مولفه جداگانه هستند. نانو راديو سيگنال‌هاي راديويي را با روش كاملاً جديدي دريافت مي‌كند به اين صورت كه هزاران تا ميليون بار در ثانيه نوسان مي‌كنند تا با امواج راديويي سازگار شوند. اين رويكرد نانو راديو را تبديل به تجهيزات نانوالكترومكانيكي مي‌كند كه اين تجهيزات خصوصيات مكانيكي و الكتريكي موادي در مقياس نانو را يكپارچه مي‌كنند. به اين ابزار به اختصار NEMS مي‌گويند. در يك راديوي معمولي، امواج راديويي محيطي كه از ايستگاه‌هاي مختلف فرستاده مي‌شوند جريان الكتريكي كوچكي را در فركانس‌هاي مختلف آنتن توليد مي كنند سپس يك تنظيم كننده يكي از اين فركانس ها را انتخاب كرده و تقويت مي نمايد. در نانو راديو، نانوتيوب ( مانند آنتن ) بطور مكانيكي از طريق نوسان در فركانس هاي راديويي، امواج راديويي را دريافت مي كند. نانو تيوب در خلا ءقرار دارد و به يك باتري متصل شده است نابراين نوك نانو تيوب با الكترون هاي منفي احاطه مي‌شود. ميدان الكتريكي حاصل از موج راديويي، نوك نانو تيوب را ميليون ها بار در ثانيه به حركت نوساني وا مي‌دارد. اشياي بزرگ مانند يك سيم محكم يا يك خط كش چوبي كه از يك طرف به جايي متصل شده باشد با فركانس كم نوسان مي كنند (بين 10 تا 100 بار در ثانيه) ولي نانو تيوب‌هاي كوچك با فركانس زياد يعني در بازه كيلوهرتز تا صدها مگا هرتز (هزاران بار در ثانيه ) نوسان مي كند. از اين‌رو يك نانوتيوب تك‌ديواره بطور طبيعي فقط يك فركانس را انتخاب مي‌كند. اگرچه ممكن است به نظر برسد كه نوسان نانوتيوب باعث به وجود آمدن راديويي مي‌شود كه فقط امواج يك ايستگاه را دريافت مي كند؛ ولي بايد گفت كشش نانوتيوب نيز روي فركانس نوسان طبيعي آن تاثير مي گذارد. اين دقيقاً همان كاري است كه گيتار مي‌كند؛ يعني با كشش سيم‌هاي گيتار صداي آن تنظيم مي شود. بنابراين فيزيكدانان قادر هستند كه با كشيدن سر آزاد نانوتيوب با الكترودي با بار منفي، فركانس يا ايستگاه مورد نظر را دريافت كنند؛ در اين صورت راديو همه ايستگاه ها را دريافت مي كند و فقط محدود به يك ايستگاه نمي‌شود. الكترود مذكور نانوتيوب را به يك تقويت كننده نيز تبديل مي كند؛ در اين حالت ولتاژ به اندازه كافي بالا هست تا الكترون‌ها را از يك سر نانوتيوب خارج كند و به دليل اين كه نانوتيوب بطور همزمان نوسان نيز مي كند جريان الكتروني كه از يك سر نانوتيوب خارج مي‌شود تقويت‌كننده سيگنال‌هاي راديويي ورودي است. اين فرآيند شبيه تقويت گسيل ميداني در تقويت‌كننده هاي تيوبي خلا قديمي است كه در راديو و تلويزيون هاي اوليه نيز استفاده مي شده است. خروجي اين دستگاه هاي نانوتيوبي ساده به اندازه‌اي است كه بلندگوهاي خيلي حساس را تحريك مي كند. نهايتاً تلفيق گسيل ميداني و نوسان، سيگنال را يكسو مي‌كند. سرهم‌كردن نانوراديو به راحتي انجام مي شود به اين صورت كه تعدادي از نانوتيوب‌هاي كربني را به‌هم مي‌چسبانند تا يك الكترود ساخته شود. در خلا، الكترود اول را در فاصله چند ميكروني الكترود دوم قرار مي دهند. بنابراين فاصله الكترودها به اندازه‌اي است كه الكترون‌ها از نزديك ترين نانو تيوب به الكترود مقابل جهش پيدا مي‌كند و يك مدار الكتريكي توليد مي شود. به‌منظور دستيابي به نانوتيوب فعالي با طول دلخواه، متخصصان يك جريان بزرگ را از نانوتيوب به الكترود دوم فرستادند. اين رويكرد باعث شد تا اتم هاي كربن از يك سر نانو تيوب جهش پيدا كرده و براي عمل در باند فركانسي خاصي مهيا شوند و عملكردي مانند راديو داشته باشند. هم اكنون نانو راديو در خلاء ساخته مي شود؛ ولي دانشمندان اميدوارند كه به زودي موفق به طراحي و ساخت نانو راديو در محيط آزاد شوند و توليد اين محصول به مرحله تجاري برسد. اندازه اين راديو به قدري كوچك است كه حتي با ميكروسكوپ عادي نيز قابل مشاهده نيست. پس ممكن است روزي يك راديوي فيزيكي حمل نكنيد، ولي به راديو گوش دهيد!