راديو نانوي

يعد الراديو النانوي جهاز إستقبال أو إرسال راديو طور على المقياس النانوى نانومتر مقياس.وفى الوقت الحالى طورت فقط المستقبلات وتركيبها يدور حول الأنابيب النانوية الكربونية. و أول تلك الأدوات , تم الإعلان عن التوصل اليه في أكتوبر 2007 بواسطة فريق يرأسه الفيزيائى أليكس زتل.

الأنابيب النانوية , قطرها يقارب 10 نانومترات و عدة مئات من النانومترات في الطول , وهى مركبة داخل حيز مفرغ من الهواء و أحد أطرافها متصل بقطب كهربى لبطارية.و الطرف الآخر موضوع بالقرب من أنبوب نانوى,وعندما يشحن الأنبوب , سوف يهتز ويتذبذب بموجه مع أى إشارة كهرومغناطيسية خارجية , و يعمل بكفاءة كهوائى هوائى. إشارة التردد الإهتزازى المفضلة يمكن التحكم فيها بتغيير التيار الواصل من المصدر(البطارية) الذى يسمح بتنغيم أو توليف نغمة جهاز الى الترددالحامل مختلفة . المجال الإنبعاث الإليكترونى التأثير يسبب سريان تيار كإليكترونات النفق خلال الفجوة بين الأنبوب و الإليكترود الثانى .هذا التيار يمثل النوع مضخم من إشارة الراديو ; ولا يعد demodulation ضروريا.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الأنابيب النانوية

الأنابيب النانونية الكربونية هى تتكون من أنابيب جوفاء الجزيء منها 10،000 مرة أصغر من شعرة الإنسان -يمكنها أن تؤدى كل المهام الرئيسية لجهاز إستقبال إذاعى (راديو) إذا تم وصله بعدة معدات بسيطة , وقد أظهرت دراسة جديدة أنه مجرد أنبوب بسيط عرضه عشر ذرات من الكربون وكان طوله بضع مئات فقط من مقياس النانومتر.

أليكس زيتل و رفقاؤه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي أظهروا أن الأنابيب النانوية يمكن أن تعمل كهوائى و تلتقط إشارات الراديو من الهواء.

خلال المئة عام المنقضية, طورت أجهزة الإستقبال(الراديو)من الطراز الخشبى "كاتدرائي" من حقبة 1930 (يسار أعلى) الى جهاز الجيب ذى الترانسستورات من حقبة1950 (الوسط) الى الوقت الحاضر حهاز الراديو ذى الشبة الواحدة حيث تحتويه أجهزة التليفون الخلوية و المجسات اللاسلكية (يمين

 الإختبارات

فى التجارب, تم وصل الأنبوب النانوى الى سلك نحاسى وتم وضعه داخل كبسولة صغيرة مفرغة من الهواء .

ووجد الباحثون أن نفس ذلك الأنبوب النانوى يمكن أن يعمل كموالف , ويلتقط محطة محددة من AM و FM و يستطيع أيضا تضخيم الإشارة.

وفى النهاية, فإن الأنبوب يمكنه أن يحول المعلومات من الإشارة الى تيار كهربى مثل التيار الذى يسرى خلال سلك الطاقة الى جهاز الكمبيوتر الخاص بك , وهكذا نستطيع سماع الصوت خلال مكبر الصوت أو سماعات الأذن . ويقول "زيتل" الإنجازالحقيقي هو أن واحدة من الأنابيب النانوية تفعل كل هذه الأشياء, .

تلك الأبحاث نشرت في دورية نانو ليترز في 5 نوفمبر 2007.

 إلتقاط الإشارة

إستطاعت مجموعات بحث أن تصنع أنابيب نانوية التى تستطيع أن تنجز واحدة أو أكثر من تلك المهام وقد صرح زيتل بذلك.

"ولكننا لسنا على يقين من كيفية دمج كل ذلك في كيان واحد," , أضاف زيتل.

وكانت الخطوة الرئيسية في الإكتشافأن الأنابيب النانوية يصدر منها إهتزازات عندما تلتقط إشارة راديوية.

الباحثون يمكنهم حينئذ الموالفة بدقة بالغة المحطات الإذاعية, بواسطة إمرار التيار الكهربى خلال سلك من النحاس بجوار الأنبوب النانوى , جاعلين الأمر صعبا للأنابيبب الجزيئية أن تتذبذب أو تهتز

"إنها مثل وتر الجيتار, يقول "زيتل". عندما تجذب الوتر, فإنة يصدر نغمة وعندما تشد الوتر أو ترخيه , فإنه يصدر أعلى أو أخفض."

 من AM الى FM

لعمل توليف سريع, ولتغيير الأنبوب النانوى الذى يلتقط محطة AM الى أخرى التى تلتقط إشارة FM —فإن الباحثين كان عليهم أن يجعلوا الأنبوب النانوى أقصر.

فعلوا ذلك عن طريق دفع الكثير من الطاقة الكهربائية عن طريق الأنابيب ، مما جعل من ذرات الكربون تتوقف عن دفع الإليكترونات عبر الحافة.

كلما جعلت الأنابيب النانوية أقصر, كلما كان تردد إهتزازها أسرع, ملتقطة مجالا متغيرا أو مختلفا من مجالات التردد.

"نحن نستطيع أن نغطى كل المجال من FM أو AM ,لكن ليس بأنبوب نانوى واحد," يقول زيتل.

الباحثون إستقبلوا أول إرسال إذاعى FM العام الماضى: Derek & The Dominos' "Layla" و Beach Boys' "Good Vibrations" تم إرسالها خلال الغرفة .

 إبتكار راديو الأنابيب النانوية

وقال بروس كرامر هذه الانطلاقة هي مثال ممتاز على الكيفية الفريدة للسلوك المتميز للمادة في هذه المسألة لعالم النانو التى تمكن التكنولوجيات الجديدة من البروز، ، وهو من كبار المستشارين للهندسة في المؤسسة الوطنية للعلوم , وهو الذى ساهم في دعم مشروع الراديو النانوى.

مجموعات بحثية أخرى أيضا تعمل بحماس على هذاالطريق من درب راديو الأنابيب النانوية. من ضمن الأبحاث التي من المقرر أن تصدر عنها نتائج قريبا ، جون روجرز وزملاؤه في جامعة ايلينوي في أوربانا - الشامبين , قدمت مجموعة من ستة من الأنابيب النانومترية الكربونية التى يمكنها مجتمعة من أداء جميع وظائف الراديو .

فى حين أن الراديو النانوى الذى إبتكره زيتل, يحتاج الى بعض التضخيم , الذى يمكنه من بعث إشارة قوية الى الميكروفونات أو سماعات الأذن ويقول روجرز بهذا التجهيز سوف يكون بإمكاننا القول, "بأن السماعات سوف يتم إيصالها بأداة نانوية." فإن الأنابيب النانوية الراديوية يمكن أيضا أن تعمل مع أجهزة استشعار صغيرة في بيئة مراقبة نوعية الهواء والمياه ، يقول زيتل. (أخبار ذات صلة (Related news: "أدوات إستشعار ذكية للغبار يمكن إستتخدامهافى الكشوف الايكولوجية" [November 14, 2006].)

"إذا إمتلكنا مجسات تجمع وتوصل المعلومات فإنها تصبح قوة مكثفة," يقول زيتل. لكن مع الراديو النانوى , يمكن ان يقلص الى حد كبير كمية الطاقة المطلوبة.

ولهذه التطبيقات, فإن الأنابيب النانوية لن تكون فقط قادرة على إلتقاط إشارات راديوية, ولكن أيضا سوف تقدر على إرسالها.

هذا وتعمل على نفس المبادئ الفيزيائية, يقول زيتل, حتى الباحثون "يمكنهم إعادة الضبط لكى يعمل الجهاز للبث الإذاعى".

ولأغلب تلك التطبيقات, فأن راديو الأنابيب النانوية أيضا في حاجة إلى مصدر للطاقة, مثل البطاريات المتقلصة الحجم أيضا, أضاف زيتل .