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Miércoles, 4 enero 2017
Ingeniería

El receptor de radio más pequeño del mundo

Unos investigadores han fabricado lo que muchos consideran el receptor de radio más pequeño del mundo. Está construido a partir de un conjunto de "defectos" a escala atómica en diamantes rosados.

 

Esta diminuta radio, cuyas piezas tienen el tamaño de dos átomos, puede soportar condiciones ambientales extremas y es biocompatible, lo que quiere decir que podría funcionar casi en cualquier sitio, desde en una sonda posada en la superficie del tórrido planeta Venus, hasta en un marcapasos para un corazón humano.

 

El trabajo de investigación y desarrollo que ha conducido a este logro es obra del equipo de Marko Loncar y Linbo Shao, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS), adscrita a la Universidad de Harvard en Estados Unidos.

 

La radio utiliza diminutas imperfecciones en diamantes, llamadas centros nitrógeno vacante. Para hacer los citados centros, los investigadores reemplazan un átomo de carbono en un cristal de diamante con un átomo de nitrógeno y retiran un átomo vecino, creando un sistema que esencialmente consiste en un átomo de nitrógeno con un agujero a su lado. Los centros nitrógeno vacante pueden utilizarse para emitir fotones individuales o para detectar campos magnéticos muy débiles. Poseen propiedades fotoluminiscentes, es decir, que pueden convertir información en luz, lo que los hace sistemas prometedores para la computación cuántica, la fotónica y ciertas técnicas de detección.

 

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Equipamiento empleado en la diminuta radio. (Foto: Eliza Grinnell/Harvard SEAS)

 

Las radios tienen cinco componentes básicos: una fuente de alimentación eléctrica, un receptor, un transductor para convertir en una corriente de baja frecuencia a la señal electromagnética de alta frecuencia propagada a través del aire, un altavoz o auriculares para convertir la corriente en sonido y un sintonizador.

 

En el dispositivo desarrollado en la Universidad de Harvard, los electrones en los centros nitrógeno vacante de diamante son alimentados con luz verde emitida desde un láser. Estos electrones son sensibles a los campos electromagnéticos, incluyendo las ondas utilizadas en la radio FM, por ejemplo. Cuando un centro nitrógeno vacante recibe ondas de radio las convierte, emitiendo la señal de audio en forma de luz roja. Un fotodiodo normal convierte esa luz en una corriente, que es a su vez transformada en sonido a través de un altavoz o unos auriculares.

 

Un electroimán crea un fuerte campo magnético alrededor del diamante, que puede ser utilizado para cambiar la emisora de radio, sintonizando la frecuencia de recepción de los centros nitrógeno vacante.

 

Shao y Loncar usaron miles de millones de centros nitrógeno vacante para amplificar la señal, pero la radio es capaz de funcionar con un solo centro nitrógeno vacante, emitiendo fotones de uno en uno, en vez de un flujo de luz.

 

La radio es extremadamente resistente, gracias a la fortaleza inherente del diamante. Por ejemplo, el equipo consiguió hacer sonar música a unos 350 grados centígrados (unos 660 grados Fahrenheit).

 

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