محققان دانشگاه کالیفرنیا در دو کار جداگانه در برکلی و ایروین موفق به تولید رادیوهای نانولوله‌ای شدند که کوچکترین رادیوهای ساخته‌شده در جهان به شمار می‌روند.
ساخت کوچکترین رادیوهای جهان با نانولوله‌های کربنی
محققان دانشگاه کالیفرنیا در دو کار جداگانه در برکلی و ایروین موفق به تولید
رادیوهای نانولوله‌ای شدند که کوچکترین رادیوهای ساخته‌شده در جهان به شمار می‌روند.
در کار اول، محققان دانشگاه کالیفرنیا، در ایروین توانستند یک سیستم رادیویی را
توسعه دهند که در آن یک شناساگر نانومتری، امواج رادیویی را به‌صورت بی‌سیم دریافت
و آنها را تبدیل به سیگنال‌های صوتی می‌کند. این شناساگر نانومتری از نانولوله‌های
کربنی ساخته شده‌است و اولین بار است که در جهان، یک نانوشناساگر می‌تواند امواج
رادیویی را به صوت تبدیل کند. این افزاره رادیوی نانولوله کربنی تقریباً هزار برابر
کوچک‌تر از فناوری رادیویی کنونی است. این دانشمندان می‌گویند که این پیشرفت، یک
مرحله مهم در تکمیل نانوالکترونیک محسوب می‌شود.
پیتر برک و کریس روترگلن یک تفکیک‌کننده امواج(demodulator) نانولوله‌ای را توسعه
داده‌اند که می‌تواند امواج رادیویی AM را به امواج صوتی ترجمه کند. در یک کار
آزمایشگاهی، این محققان این نانوشناساگر را داخل یک سیستم رادیویی کامل، یکپارچه
کرده و از آن به‌طور موفقیت آمیزی در انتقال موسیقی، به‌صورت بی‌سیم از یک iPod به
یک بلندگو که چند فوت از پخش‌کننده موسیقی دور بود استفاده کردند.
این محققان می‌گویند:«اگر چه محققان در گذشته شناساگرهای موج رادیویی نانومتری
دیگری را نیز توسعه داده‌اند؛ اما این اولین بار است که یک نانوشناساگر در یک
سیستم رادیویی واقعی و کامل مورد استفاده قرار می‌گیرد». به عقیده آنها این مطالعه
امکان ساخت دیگر اجزای رادیو در مقیاس نانو در آینده، را شرح می‌دهد که این ممکن
است به‌تدریج منجر به یک «سیستم ارتباطات بی‌سیم نانومقیاس مجتمع واقعی» شود. چنین
افزاره‌ای می‌تواند کاربردهای بی‌شماری در صنعت، تجارت، پزشکی و غیره داشته باشد.
در کار دوم، زتل و همکارانش در برکلی، توانستند از یک نانولوله کربنی تک‌جداره
رادیویی بسازند، که فقط به یک باتری و بلندگوهای گوشی برای تنظیم ایستگاه رادیویی
مورد نظر، نیاز دارد.
در این نانورادیو، یک نانولوله کربنی تک‌جداره به‌طور همزمان به‌عنوان یک آنتن،
تنظیم‌کننده، تقویت‌کننده و تفکیک‌کننده امواج برای هر دو امواج رادیویی AM و FM
کار می‌کند؛ در حالی که اینها در یک رادیوی استاندارد اجزای مجزایی هستند. یک تفکیک‌کننده
امواج، فرکانس حامل AM یا FM که به‌ترتیب در محدوده کیلوهرتز و گیگاهرتز هستند، را
حذف می‌کند.
این نانورادیو سیگنال‌های رادیویی را به روش رادیکالی جدیدی آشکارسازی می‌کند و
برای این کار، نانولوله کربنی برای تنظیم با امواج رادیویی هزاران تا میلیون‌ها بار
در ثانیه نوسان می‌کند؛ بنابراین نانولوله واقعاً به‌عنوان یک افزاره
نانوالکترومکانیکی یا NEMS عمل می‌کند. این گونه افزاره‌ها خواص الکتریکی و مکانیکی
را مجتمع می‌کنند.
در یک رادیوی نرمال، امواج رادیویی محیط از ایستگاه‌های انتقال‌دهنده مختلف،جریان‌های
کوچکی را با فرکانس‌های مختلف در آنتن ایجاد می‌کنند و یک تنظیم‌کننده یکی از این
فرکانس‌ها را انتخاب کرده، تقویت می‌کند. در این نانورادیو، نانولوله کربنی به‌عنوان
آنتن، امواج رادیویی را به‌صورت مکانیکی و با نوسان کردن در فرکانس‌های رادیویی،
آشکارسازی می‌کند. این نانولوله کربنی در خلأ قرار داده شده و به یک باتری قلاب
می‌شود. نوک نانولوله حاوی الکترون‌هایی با بار منفی، شده و میدان الکتریکی موج
رادیویی، این نوک را هزاران تا میلیون بار در ثانیه هل داده و می‌کشد. هر چند این
نانولوله می‌تواند در محدوده فرکانس‌های بالا از کیلوهرتز تا صدها مگاهرتز نوسان
کند؛ ولی یک نانولوله منفرد به‌صورت طبیعی فقط یک فرکانس را انتخاب می‌کند.
اگر چه ظاهراً این نانولوله کربنی فقط یک رادیوی تک‌ایستگاهی است، اما فرکانس نهایی
نوسان نانولوله تحت تأثیر فرکانس نوسان طبیعی آن هم است، بنابراین فیزیک‌دانان با
یک الکترود که بار مثبت دارد و می‌تواند نوک نانولوله را بکشد، می‌توانند آن را روی
یک فرکانس مطلوب تنظیم کنند.
کریس سانگانی، ویراستار فنی Consumer Electronics در مؤسسه فناوری و مهندسی در
انگلیس، می‌گوید: «برای « فناوری رادیویی ذره‌بینی» تعداد بسیار زیادی کاربرد در
جهان واقعی(در پزشکی، تجارت، صنعت و غیره) موجود است». به گفته او چالش واقعی برای
صنعت کوچک‌سازی نه تنها فناوری رادیویی؛ بلکه اجزای دیگر؛ از قبیل حسگرها، منبع
تغذیه و پردازشگرها هستند. نانولوله‌های کربنی برای کوچک‌سازی همه فناوری‌ها، مورد
توجه اغلب دانشمندان هستند. سانگانی می‌گوید: «اگر شما بتوانید کوچک‌سازی را با
کنترل هزینه ترکیب کنید، یک فناوری بی‌نظیری به دست خواهید آورد».
چنین پیشرفتی باعث ورود مفهوم «غبار هوشمند» از دنیای خیالی به دنیای واقعی می‌شود.
غبار هوشمند دسته‌ای از افزاره‌ها هستند که کوچک‌تر از یک دانه شن بوده و مجهز به
ارتباطات بی‌سیمی هستند که می‌توانند امواج، دما و نوسانات را شناسایی کنند.
کاربردهای آینده این افزاره‌ها ممکن است شامل حسگرهای تحقیقاتی بیولوژیکی،
ژئوفیزیکی و هواشناسی باشد. همچنین از آنها می‌توان در مراقبت‌های نظامی دقیق یا
ایجاد اینترنت توزیع‌شده‌ای که در هر جایی قابل دسترسی است، استفاده کرد.
نتایج هر دو تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده‌است.
