Ricercatori della Scuola di ingegneria e scienze applicate di Harvard, il professor Marko Loncar e il suo allievo Linbo Shao insieme a Mian Zhang, Matthew Markham e Andrew M. Edmonds, hanno progettato e realizzato la radio più piccola del mondo, basata su diamanti rosa. Oltre alle dimensioni estremamente ridotte, è molto resistente; infatti i ricercatori sono riusciti a farla funzionare alla temperatura di 350 gradi Celsius (sufficiente a fondere il piombo), ed è biocompatibile, quindi potrebbe essere usata in apparecchi interni al corpo come i pacemaker. Questa radio è basata su delle impurità della dimensione di due atomi presenti nei diamanti sintetici, dette centri di vacanza dell’azoto o azoto-vuoto, sensibili alle onde radio. Ma come funziona un apparecchio del genere?
La radio più piccola del mondo: come funziona?
Fondamentalmente le radio hanno cinque componenti: una fonte di energia, un ricevitore, un sintonizzatore per scegliere la frequenza delle onde da ricevere, un trasduttore per convertire le onde radio in una corrente elettrica ed altoparlanti per convertire la corrente elettrica in suono. Nella radio più piccola del mondo l’innovazione è nella ricezione/trasduzione, svolte dai difetti nei diamanti. Per crearli i ricercatori hanno rimpiazzato uno degli atomi di carbonio del diamante con uno di azoto e hanno rimosso un atomo vicino al precedente, da cui il nome delle imperfezioni, ripetendo il processo miliardi di volte in modo da avere più “ricevitori” ed emettere un segnale più potente. I centri azoto-vuoto così ottenuti sono sensibili alle onde elettromagnetiche, incluse le onde radio.
L’energia è fornita da un laser che emette luce verde, che i centri azoto-vuoto convertono in luce rossa quando ricevono delle onde radio e un fotodiodo poi converte la luce in corrente elettrica, trasformabile infine in suono da altoparlanti o cuffie. La frequenza sulla quale essa è sintonizzata è impostata grazie ad un elettromagnete che crea un campo magnetico che cambia la frequenza alla quale i centri azoto-vuoto sono sensibili.
Le caratteristiche, cioè le dimensioni estremamente ridotte e la notevole resistenza dovuta alle proprietà fisiche dei diamanti la rendono potenzialmente adatta ad usi in condizioni estreme, ad esempio a bordo di una sonda spaziale o all’interno del corpo umano poiché i diamanti sono anche biocompatibili. Poiché è in grado di convertire segnali elettromagnetici in luce questa radio potrebbe anche essere utile nello sviluppo dei computer quantistici, elaboratori basati sulla fisica quantistica che codificherebbero le informazioni non più in 0/1 ma come stato delle particelle, trasportando molte più informazioni.
Francesco Di Nucci
