ممَّ يتكون أصغر راديو في العالم؟
قام باحثون من جامعة هارفارد بقسم الهندسة والعلوم التطبيقية بصناعة أصغر مستلم إشارات راديوية ـ صُنِع من تجمع على مستوى ذري معيب في الألماس الوردي-.
هذا الراديو الصغير المكون من ذرتين فقط قادر على تحمل ظروف بيئية صعبة للغاية وهو منسجم مع البيولوجيا (biocompatible)، وهذا يعني قدرته على العمل في أي مكان داخل جسم الانسان باعتباره جهازًا صغيرًا مثل منظم دقات القلب.
قام بقيادة هذا البحث البروفيسور ماركو مونكار من هارفارد وساعده في البحث أحد طلابه ويدعى لينبو شاو وقاما بنشر البحث في مجلة الأبحاث الفيزيائية التطبيقية (Physical Review Applied).
يستعمل هذا الراديو عيوب صغيرة في الألماس تدعى المراكز النيتروجينية الفارغة (nitrogen-vacancy centers).
ولصناعة هذه الفراغات، يقوم الباحثون باستبدال ذرة كربون في بلورة الألماس مع ذرة نيتروجين وإزالة ذرة مجاورة (وبذلك يتكون نظام يحتوي على ذرة نيتروجين مع فراغ مجاور لها). بالإمكان استخدام هذه المراكز الفارغة لبعث فوتونات أو رصد حقول مغناطيسية ضعيفة جدًا. بالإضافة لذلك، فهذه المراكز النيتروجينية الفارغة تمتلك خصاص إشعاع ضوئي (photoluminescent)، أي إنها قادرة على تحويل المعلومات إلى ضوء، ما يجعلها أنظمة قوية وواعدة في عدة مجالات مثل الحواسيب الكمومية والضوئيات (photonics) والحساسات.
الراديو يمتلك خمسة مكونات أساسية، مصدر طاقة، مستلم، محول لتحويل إشارات التردد الكهرومغناطيسي العالية في الهواء الى تيار موجات ذات تردد منخفض، سماعة لتحويل التيار على صوت وجهاز منظم.
في جهاز هارفارد، يتم تزويد الالكترونات في الألماس المراكز الفارغة النيتروجينية بالطاقة عبر ليزر اخضر اللون. هذه الالكترونات حساسة للحقول الكهرومغناطيسية (وهذا يشمل موجات راديو ال اف ام على سبيل المثال). عندما يستلم مركز فراغ نيتروجيني موجة راديوية، تقوم بتحويلها واشعاع الإشارة الصوتية على شكل ضوء احمر. يقوم ثنائي ضوئي (photodiode) بتحويل الضوء الى تيار والذي بدوره يتم تحويله الى صوت من خلال السماعة.
يقوم مغناطيس بصناعة حقل مجال مغناطيسي قوي حول الألماس والذي يُستخدم لتغيير القناة الراديوية أو ضبط التردد المستلم لمراكز الفراغات النتروجينية.
استخدم لينبو شاو وماركو لونكار مليارات من مراكز الفراغات النيتروجينية من أجل تضخيم الإشارة ولكن الراديو يعمل مع مركز فراغ نيتروجيني واحد عبر إشعاع فوتون واحد في كل مرة بدلا من إشعاع حزمة من الفوتونات.
هذا الراديو مرن للغاية بفضل خصائص الألماس المستخدم. قام فريق البحث بتشغيل موسيقى عند درجة حرارة 350 مئوية (ما يعادل 660 فهرنهايت). يقول لونكار: «يمتلك الألماس هذه الخصائص الفريدة, هذا الراديو بإمكانه أن يعمل في الفضاء, في ظروف صعبة داخل جسم الإنسان لأنه منسجم مع البيولوجيا».
ترجمة : علي القيسي
تدقيق: محمد نور
المصدر
