La plus petite radio du monde

Des chercheurs ont fabriqué la plus petite radio du monde à partir d'un nanotube de carbone. Le nanotube, placé entre deux électrodes, combine les rôles de tous les principaux composants électriques d'une radio, y compris le tuner et l'amplificateur. Il peut syntoniser un signal radio et lire le son via un haut-parleur externe.

Bonnes vibrations: Un seul nanotube de carbone peut syntoniser un signal radio, l'amplifier et le démoduler pour obtenir l'audio codé sur l'onde radio porteuse. Le nanotube commence à vibrer (à gauche) en accord avec un signal radio si le signal est à la même fréquence que la fréquence de résonance naturelle du nanotube. Les développeurs de la radio nanotube ont transmis des chansons - dont Good Vibrations, des Beach Boys, et Largo, de l'opéra Xerxes de Handel - en laboratoire et ont pu les syntoniser et les écouter à l'aide de la radio nanotube.

Bien que l'application pratique de la radio soit incertaine, elle pourrait être utilisée dans des capteurs biologiques et environnementaux. Les chercheurs développent actuellement des capteurs microélectromécaniques (MEMS) pour mesurer les niveaux de sucre dans le sang ou les marqueurs du cancer dans le corps. Au lieu que les chercheurs utilisent une étiquette d'identification par radiofréquence de la taille d'un timbre, une radio à nanotubes pourrait être emballée avec le capteur basé sur MEMS et injectée directement dans la circulation sanguine, dit Alex Zettl , un physicien expérimental à l'Université de Californie à Berkeley, qui dirige le développement de la radio à nanotubes. Une fois dans le corps, la radio pourrait fournir une communication sans fil entre les minuscules capteurs biologiques et un moniteur externe. Pour ce faire, cependant, la radio à nanotubes devrait fonctionner comme un émetteur. Pour le moment, il n'est configuré qu'en tant que récepteur, mais Zettl dit que la même physique fonctionnerait en tant qu'émetteur.

La radio à nanotubes fonctionne différemment d'une radio conventionnelle. Les radios conventionnelles ont quatre parties fonctionnelles principales : antenne, tuner, amplificateur et démodulateur. Les ondes radio tombant sur une antenne radio créent des courants électriques à différentes fréquences. Lorsque quelqu'un sélectionne une station de radio, le tuner filtre toutes les fréquences sauf une. Les transistors amplifient le signal, tandis qu'un démodulateur, généralement un redresseur ou une diode, sépare les données - la musique ou tout autre son - qui ont été codées sur une onde électromagnétique porteuse.

L'équipe de Zettl a utilisé un nanotube de carbone pour toutes ces fonctions. En raison de leurs propriétés électriques uniques, les nanotubes de carbone ont déjà été utilisés pour fabriquer des composants électroniques tels que des diodes, des transistors et des redresseurs. Ce fut une révélation que tout cela puisse être intégré dans le même [nanotube], dit Zettl.

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• Voir et entendre la radio nanotube.

Le nanotube est développé en dépassant d'une surface de tungstène, qui agit comme une électrode négative. La pointe du nanotube de carbone est également chargée négativement. Un vide sépare le nanotube d'une électrode positive en cuivre. Les chercheurs utilisent une batterie externe pour appliquer une tension entre les deux électrodes. Des électrons sautent de la pointe négative du nanotube à l'électrode positive, créant ce qu'on appelle un courant d'émission de champ.

Zettl explique que le nanotube n'agit pas comme une antenne au sens conventionnel du terme. C'est-à-dire qu'au lieu de capter les ondes électromagnétiques électriquement, il les capte mécaniquement. Cela se produit en raison de la fréquence de résonance naturelle du nanotube. Dès qu'il rencontre des ondes radio qui correspondent à la fréquence, le nanotube commence à vibrer au rythme des ondes, se syntonisant efficacement uniquement sur ce signal radio. Les vibrations du nanotube modifient le courant d'émission de champ et les vibrations mécaniques sont converties en un signal électrique. Une batterie externe alimente le courant d'émission de champ et amplifie le signal radio. L'émission de champ est naturellement asymétrique - elle ne permet au courant de circuler que dans un seul sens, tout comme les diodes et les redresseurs utilisés dans les démodulateurs. Ainsi, le nanotube agit également comme un démodulateur et détecte la musique encodée sur l'onde porteuse.

Pour syntoniser une autre station de radio, les chercheurs modifient la fréquence de résonance du nanotube. Pour ce faire, ils modifient la tension appliquée aux électrodes. C'est comme accorder une corde de guitare, dit Zettl. Le champ électrique tire sur le nanotube. Avec le même nanotube, les chercheurs peuvent couvrir toute la bande radio FM.

Cees Dekker , un chercheur en nanotubes à l'Université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, qualifie la nouvelle radio de démonstration attrayante que des appareils très simples peuvent être utilisés pour les [outils] de tous les jours. Reste à savoir si l'appareil est utilisé pour les capteurs, dit-il, mais pour l'instant, la simple démonstration est un bon début.

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