مشکل فکرهای بسته این است که دهانشان پیوسته باز است

پنج شنبه ۲۲ آذر ۱۳۹۷


رادیوی میکروسکوبی هم ساخته شد

نوشته شده توسط Baran در تاریخ ۱۳۹۰/۰۸/۰۱

دانشمندان فیزیک دانشگاه بِرکلی آمریکا کوچکترین رادیوی جهان را که حتی با میکروسکوپ های معمولی هم دیده نمی شود، ساختند.

برای به کار انداختن این رادیوی کوچک فقط یک باتری لازم است و می‌توان امواج ایستگاه‌های مختلف را از طریق آن دریافت کرد و با بلندگوهای آن شنید.
متخصصان طراحی این نانو رادیو می‌گویند : برای اولین بار با این نانو رادیو موفق به دریافت کانال FM شدیم. شنیدن صدا از این رادیو واقعاً هیجان انگیز بود.
نانو رادیو هم اکنون فقط به عنوان یک دریافت کننده مورد استفاده قرار می گیرد؛ ولی امید می رود که در آینده‌ای نه چندان دور به عنوان فرستنده نیز عمل کند.
این رادیوی کوچک که صد میلیارد بار کوچکتر از اولین رادیوی تجاری است، کاربردهای گسترده ای دارد. می‌توان از این رادیو در تلفن‌های همراه گرفته تا تجهیزات میکروسکوپی استفاده کرد.
از آنجاکه مصرف انرژی نانو رادیو بسیار اندک است، به‌عنوان بهترین گزینه در مدارهای میکروالکترونیکی محسوب می‌شود.
در نانو رادیو، یک نانو تیوب تک‌دیواره به تنهایی نقش آنتن، تنظیم‌کننده، تقویت‌کننده و تبدیل‌کننده را در هر دو کانال FM و AM‌ ایفا می‌کند که هریک از این فرآیند ها در رادیوی استاندارد یک مولفه جداگانه هستند.
نانو رادیو سیگنال‌های رادیویی را با روش کاملاً جدیدی دریافت می‌کند به این صورت که هزاران تا میلیون بار در ثانیه نوسان می‌کنند تا با امواج رادیویی سازگار شوند. این رویکرد نانو رادیو را تبدیل به تجهیزات نانوالکترومکانیکی می‌کند که این تجهیزات خصوصیات مکانیکی و الکتریکی موادی در مقیاس نانو را یکپارچه می‌کنند. به این ابزار به اختصار NEMS می‌گویند.
در یک رادیوی معمولی، امواج رادیویی محیطی که از ایستگاه‌های مختلف فرستاده می‌شوند جریان الکتریکی کوچکی را در فرکانس‌های مختلف آنتن تولید می کنند سپس یک تنظیم کننده یکی از این فرکانس ها را انتخاب کرده و تقویت می نماید.
در نانو رادیو، نانوتیوب ( مانند آنتن ) بطور مکانیکی از طریق نوسان در فرکانس های رادیویی، امواج رادیویی را دریافت می کند.
نانو تیوب در خلا ءقرار دارد و به یک باتری متصل شده است نابراین نوک نانو تیوب با الکترون های منفی احاطه می‌شود. میدان الکتریکی حاصل از موج رادیویی، نوک نانو تیوب را میلیون ها بار در ثانیه به حرکت نوسانی وا می‌دارد.
اشیای بزرگ مانند یک سیم محکم یا یک خط کش چوبی که از یک طرف به جایی متصل شده باشد با فرکانس کم نوسان می کنند (بین 10 تا 100 بار در ثانیه) ولی نانو تیوب‌های کوچک با فرکانس زیاد یعنی در بازه کیلوهرتز تا صدها مگا هرتز (هزاران بار در ثانیه ) نوسان می کند. از این‌رو یک نانوتیوب تک‌دیواره بطور طبیعی فقط یک فرکانس را انتخاب می‌کند.
اگرچه ممکن است به نظر برسد که نوسان نانوتیوب باعث به وجود آمدن رادیویی می‌شود که فقط امواج یک ایستگاه را دریافت می کند؛ ولی باید گفت کشش نانوتیوب نیز روی فرکانس نوسان طبیعی آن تاثیر می گذارد.
این دقیقاً همان کاری است که گیتار می‌کند؛ یعنی با کشش سیم‌های گیتار صدای آن تنظیم می شود. بنابراین فیزیکدانان قادر هستند که با کشیدن سر آزاد نانوتیوب با الکترودی با بار منفی، فرکانس یا ایستگاه مورد نظر را دریافت کنند؛ در این صورت رادیو همه ایستگاه ها را دریافت می کند و فقط محدود به یک ایستگاه نمی‌شود.
الکترود مذکور نانوتیوب را به یک تقویت کننده نیز تبدیل می کند؛ در این حالت ولتاژ به اندازه کافی بالا هست تا الکترون‌ها را از یک سر نانوتیوب خارج کند و به دلیل این که نانوتیوب بطور همزمان نوسان نیز می کند جریان الکترونی که از یک سر نانوتیوب خارج می‌شود تقویت‌کننده سیگنال‌های رادیویی ورودی است.
این فرآیند شبیه تقویت گسیل میدانی در تقویت‌کننده های تیوبی خلا قدیمی است که در رادیو و تلویزیون های اولیه نیز استفاده می شده است.
خروجی این دستگاه های نانوتیوبی ساده به اندازه‌ای است که بلندگوهای خیلی حساس را تحریک می کند. نهایتاً تلفیق گسیل میدانی و نوسان، سیگنال را یکسو می‌کند.
سرهم‌کردن نانورادیو به راحتی انجام می شود به این صورت که تعدادی از نانوتیوب‌های کربنی را به‌هم می‌چسبانند تا یک الکترود ساخته شود. در خلا، الکترود اول را در فاصله چند میکرونی الکترود دوم قرار می دهند. بنابراین فاصله الکترودها به اندازه‌ای است که الکترون‌ها از نزدیک ترین نانو تیوب به الکترود مقابل جهش پیدا می‌کند و یک مدار الکتریکی تولید می شود.
به‌منظور دستیابی به نانوتیوب فعالی با طول دلخواه، متخصصان یک جریان بزرگ را از نانوتیوب به الکترود دوم فرستادند. این رویکرد باعث شد تا اتم های کربن از یک سر نانو تیوب جهش پیدا کرده و برای عمل در باند فرکانسی خاصی مهیا شوند و عملکردی مانند رادیو داشته باشند.
هم اکنون نانو رادیو در خلاء ساخته می شود؛ ولی دانشمندان امیدوارند که به زودی موفق به طراحی و ساخت نانو رادیو در محیط آزاد شوند و تولید این محصول به مرحله تجاری برسد.
اندازه این رادیو به قدری کوچک است که حتی با میکروسکوپ عادی نیز قابل مشاهده نیست. پس ممکن است روزی یک رادیوی فیزیکی حمل نکنید، ولی به رادیو گوش دهید!

Share



برای دریافت جدیدترین کلیپ ها در ایمیلتان در گروه یاهو ما عضو شوید



پاسخ دهید



تبلیغات

آمار سایت

  • تعداد مطالب: 3209
  • تعداد نظرات: 2044
  • بازديد امروز: 1801
  • بازديد ديروز: 8381
  • بازديد کل: 15841102
  • افراد آنلاين: 14 نفر
  • ورودی گوگل: 0


تبلیغات

  
 

تبلیغات