I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno realizzato il ricevitore radio più piccolo del mondo, costruito con un insieme di difetti su scala atomica in diamanti rosa.

Questa minuscola radio, i cui elementi costitutivi hanno le dimensioni di due atomi, può resistere ad ambienti estremamente difficili ed è biocompatibile, il che significa che potrebbe funzionare ovunque, da una sonda su Venere a un pacemaker in un cuore umano.

La ricerca è stata guidata da Marko Loncar, il Tiantsai Lin Professor di Ingegneria Elettrica presso SEAS, e il suo studente laureato Linbo Shao e pubblicato in Revisione fisica applicata .

La radio utilizza minuscole imperfezioni nei diamanti chiamate centri di azoto vacante (NV). Per creare centri NV, i ricercatori sostituiscono un atomo di carbonio in un cristallo di diamante con un atomo di azoto e rimuovono un atomo vicino, creando un sistema che è essenzialmente un atomo di azoto con un buco accanto. I centri NV possono essere utilizzati per emettere singoli fotoni o rilevare campi magnetici molto deboli. Hanno proprietà fotoluminescenti, nel senso che possono convertire le informazioni in luce, rendendoli sistemi potenti e promettenti per l'informatica quantistica, fontonici e sensitivi.

Le radio hanno cinque componenti di base:una fonte di alimentazione, un ricevitore, un trasduttore per convertire il segnale elettromagnetico ad alta frequenza nell'aria in una corrente a bassa frequenza, altoparlante o cuffie per convertire la corrente in suono e un sintonizzatore.

Nel dispositivo di Harvard, gli elettroni nei centri NV del diamante sono alimentati, o pompato, dalla luce verde emessa da un laser. Questi elettroni sono sensibili ai campi elettromagnetici, comprese le onde utilizzate nella radio FM, Per esempio. Quando il centro NV riceve le onde radio, le converte ed emette il segnale audio sotto forma di luce rossa. Un comune fotodiodo converte quella luce in una corrente, che viene poi convertito in suono tramite un semplice altoparlante o cuffia.

Un elettromagnete crea un forte campo magnetico attorno al diamante, che può essere utilizzato per cambiare la stazione radio, sintonizzare la frequenza di ricezione dei centri NV.

Shao e Loncar hanno utilizzato miliardi di centri NV per aumentare il segnale, ma la radio funziona con un unico centro NV, emettendo un fotone alla volta, piuttosto che un flusso di luce.

La radio è estremamente resistente, grazie alla forza intrinseca del diamante. Il team ha suonato con successo musica a 350 gradi Celsius, circa 660 Fahrenheit.

"I diamanti hanno queste proprietà uniche, " disse Loncar. "Questa radio sarebbe in grado di funzionare nello spazio, in ambienti difficili e persino nel corpo umano, poiché i diamanti sono biocompatibili."