细微调谐

 

纳米无线电接收器是一个固定在一个电极上的碳纳米管，其第二个电极就在自由端的远处，电极之间加上电压后，电子从电池流经纳米管，然后再从纳米管的尖端跳到正电极上。一个无线电波不断地吸引和排斥纳米管的尖端，使它同步振动。当纳米管尖端远离电极时，极少量的电子会跨越间隙；此时，不断变化的电信号就会恢复无线电波编码的音频信号。

 

即便你拥有一部时髦的iPod Nano，你一定也会在泽特尔面前感到汗颜。这位美国伯克利加州大学的物理学家和他的同事制作出了一个纳米无线电接收器，其关键电路由一个碳纳米管构成。

 

 从普通手机到环境传感器，任何无线设备都会受益于纳米的无线装置。调谐器等较小的电子元件能降低电力消耗，延长电池寿命。纳米无线装置还可以把无线通信引入到各种全新领域，如放进血管内释放药物的小型设备等。

 

自1955年RCA公司推出其口袋大小的晶体管无线电接收器以来，无线电接收器小型化一直是人们追求的一个目标。最近，电子产品制造商已制作出微型无线电接收器和无线射频识别标签等新产品。大约5年前，泽特尔科研小组决定研制体积更小、能在分子尺度内工作的无线电接收器，并将它作为研制廉价无线环境传感器项目的一个部分。

 

泽特尔的科研小组决定从无线接收器个体元件的微型化入手，如天线和调谐器元件等。这种调谐器可选择一个频率进而转换成电脉冲，然后发送到扬声器中。但实践证明，整合分离的纳米级元件难度很大。然而大约在1年前，泽特尔和他的学生却有了意外的发现。泽特尔说：“我们发现一个碳纳米管就能做到这一切。过了几天，我们就有了一个功能良好的无线电接收器。”在头两次的传输中，就收到了几首歌曲，包括德里克的《雷拉》以及海滩男孩乐队的《多米诺》和《美好节奏》。

 

选择海滩男孩的歌曲是很明智的。泽特尔的纳米接收器可将无线电波的电磁振动转换成纳米管的机械振动，反过来，这些机械振动又被转换成复制原有无线电信号的电脉冲。泽特尔科研小组将一个碳纳米管固定在一个和电池相连的金属电极上，纳米管自由端的远处是第二个金属电极，电极之间加上电压后，电子从电池流经第一个电极和纳米管，然后从纳米管尖端跳过微小的间隙到达第二个电极。此时，带负电荷的纳米管能“感觉”到一个正在通过的无线电波的振动，这个无线电波（如同所有电磁波一样）就同时拥有电性和磁性成分了。

 

这些振动不断地吸引和排斥纳米管的尖端，使纳米管的振动与无线电波同步。当纳米管振动时，电子持续从其尖端喷射出来。当尖端远离第二个电极，也就是纳米管弯向一边时，极少量电子会跨越间隙，所产生的脉动电信号在无线电波上复制出编码转换成音频信息，然后被送往扬声器。

 

泽特尔和他同事下一步的工作就是让纳米无线电接收器不仅能接收信息而且还能发送信息。但泽特尔表示，这不会很难，因为这种发射器实际上是一个逆向工作的接收器。

 

纳米发射器可能还有其他许多用途。比如，依附在微型化学传感器上的纳米无线装置可植入患有糖尿病或其他疾病的病人的血管内。如果传感器探测到胰岛素的水平不正常或其他一些目标化合物，发射器就能将相关的信息传送给一个探测器，甚至发送给一个植入在病人体内的可释放胰岛素或其他治疗药物的药囊。事实上，泽特尔表示，自从《纳米通讯》（Nano Letters）期刊上发表了他的有关纳米无线电接收器论文后，他收到了许多从事无线药物输送设备研究的科学家的电话。他说：“这不单单是幻想了，研究工作已经如火如荼地开展起来了。

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