Majušni radio, napravljen od jedne jedine jedine nanocevi, mogao bi da nađe upotrebu u biološkim ili ekološkim senzorima
Naučnici mogu da se pohvale da su napravili najmanji radio na svetu, koristeći samo prostu ugljeničnu nanocev. Jedna jedina nanocev, smeštena između dve elektrode, objedinjuje uloge svih velikih električnih komponenti u običnom radiju, uključujući i tuner (birač stanica) i pojačalo. Ovaj radio može da hvata signale i emituje zvuk preko bilo kakvog eksternog zvučnika.
 |
Jedna jedina ugljenična nanocev može da uhvati radio-signal, pojača ga, demodulira ga na nekom aurio enkoderu. Ako je radio-signal iste frekvence kao prirodna rezonantna frekvencija nanocevi, onda će i ona (levo) početi da vibrira u skladu sa signalom. Inženjeri su u laboratoriji odašiljali pesme - uključujući i „Good Vibrations" od Beach Boysa i „Largo" iz Hendlove opere „Xerxes" - i mogli su uz pomoć nanocevnog radija da uhvate signal i lepo ga slušaju. |
Mada je praktična upotreba ovakve spravice pod znakom pitanja, moguće je da bi mogla da posluži kao neki senzor u biologiji ili u očuvanju čovekove sredine. Naučnici iz ove oblasti trenutno su koncentrisani na razvoj mikroelektromehaničkih senzora (MEMS), koji su do sada našli primenu u merenju nivoa šećera u krvi ili koncentraciji tumornih markera u telu. Umesto do sada korišćenih radiofrekventnih identifikacionih oznaka veličine poštanske marke, naučnici se nadaju da će nanocevni radio moći da zapakuju sa MEMS senzorima i ubrizgaju ga direktno u venu, kaže dr Alex Zettl, eksperimantalni fizičar sa kaliifornijskog Univerziteta Berkli, koji su i osmislili nanocevni radio. Kada jednom dospe u telo, radio može da uspostavi wireless komunikaciju između malih bioloških senzora i nekog eksternog monitora. Međutim, da bi to postigao, nanocevni radio bi morao da radi kao predajnik, ali za sada on funkcioniše jedino kao prijemnik. Ipak, dr Zettl kaže da su fizički principi u suštini isti, i da je to samo pitanje vremena i eksperimentisanja.
Inače, nanocevni radio radi drugačije nego konvencionalni radio aparat. Ovaj drugi ima 4 glavna funkcionalna dela: antenu, tjuner, pojačalo i demodulator. Radio-talasi padaju na antenu i stvaraju električnu struju različite frekvencije. Kada okrenemo određenu stanicu, tjuner stopira sve frekvencije sem te jedne. Tranzistori pojačavaju signal, a demodulator, obično ispravljač ili dioda, klasifikuje signal i preko nekog enkodera šalje ga do „nosača" elektromagnetnih talasa.
Tim sa Berklija, na čelu sa Zettlom, umesto svega toga iskoristio je samo jednu jedinu nanocev! Zbog njenih izuzetnih električkih svojstava, karbonske nanocevi su već korišćene za pravljenje različitih elektronskih komponenti, kao što su diode, tranzistori i ispravljači. „Za nas je bilo otkrovenje kada smo otkrili da sve to možemo da imamo u jednom", priznao je Zettl.
Nanocev je porasla sa tugstenske površine, koja se ponaša kao negativna elektroda. Vrh ugljenične nanocevi takođe je negativno naelektrisan. Između nanocevi i pozitivno naelektrisane bakarne elektrode nalazi se vakuum. Elektroni preskaču sa vrha negativne nanocevi na pozitivnu elektrodu, i stvaraju ono što zovemo emisionom strujom.
Zettl dalje objašnjava da se "nanocev ne ponaša kao antena u klasičnom smislu". Umesto da sakuplja elektromagnetne talase električki, ona to radi mehanički. To je moguće zato što nanocev ima svoju prirodnu rezonantnu frekvenciju. Čim oseti radio-talas sa čijom frekvencijom se poklapa, nanocev počinje da u skladu sa tom frekvencijom vibrira, „hvatajući" zapravo samo taj signal. Vibracije nanocevi menjaju polje emisione struje, te mehaničke vibracije pretvaraju u električni signal. Spoljni izvor struje održava polje emisione struje i pojačava radio-signal. Emisiono polje je po svojoj prirodi asimetrično - što omogućava tok struje u samo jednom pravcu, kao što to rade diode i ispravljači u demodulatorima. Na taj način nanocev radi i kao demodulator i stvara muziku na nosačima talasa.
Za menjanje različitih stanica, naučnici koriste promenu rezonantne frekvencije nanocevi. To rade prostom promenom voltaže na elektrodama. „To je slično štimovanju žica na gitari," priča Zettl. „Električno polje isteže nanocev". SA samo jednom nanocevi, naučnici su uspeli da pokriju čitav FM frekventni opseg (od 88 MHz do 108 MHz).
Dr Cees Dekker, naučnik na polju nanocevi sa Delfskog tehnološkog univerziteta u Holandiji, za novi radio kaže da je to „očigledan pokazatelj da se jedan vrlo prost uređaj može koristiti i u svakodnevnom životu". Da li će ovaj uređaj da nađe primenu i kao neki senzor ili ne, ostaje još da se vidi, kaže on, ali za sada čak i ova prosta demonstracija predstavlja dobar početak.
