Empfänger zwei Atome groß 20.12.2016, 14:21 Uhr

Das winzigste Radio der Welt ist aus Diamant

Forscher von der Harvard Universität haben aus rosafarbenem Diamant das kleinste Radio der Welt gebaut. Der Radioempfänger ist nur zwei Atome groß, funktioniert aber wie bei einem ganz normalen, analogen Radio. Dabei könnte man das Diamant-Radio theoretisch sogar mit ins Weltall nehmen.

Der kleine rosa Punkt auf dem Bild ist ein Diamant. Er dient als Gehäuse für den nur zwei Atome großen Radioempfänger.

Der kleine rosa Punkt auf dem Bild ist ein Diamant. Er dient als Gehäuse für den nur zwei Atome großen Radioempfänger.

Foto: Eliza Grinnell/Harvard School of Engineering and Applied Sciences

Das Herz dieses Radios ist genau zwei Atome groß, hält Temperaturen von mehreren Hundert Grad Celsius aus und würde sogar auf einer Raumsonde oder in einem eingesetzten Herzschrittmacher funktionieren. Forscher der Harvard University haben den kleinsten Radioempfänger der Welt aus rosafarbenem Diamant gebaut. Wie er funktioniert?

Defekt dient als Empfänger

Der Empfänger baut auf einem Defekt oder anders gesagt auf einer Verunreinigung im Kristallgitter eines Diamanten auf, die die Forscher selber vornehmen: Sie tauschen ein Kohlenstoff-Atom im Kohlenstoffgitter eines Diamanten durch ein Stickstoff-Atom aus, entfernen ein benachbartes Atom und konstruieren auf diese Weise ein so genanntes Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum, abgekürzt NV-Zentrum (englisch nitrogen-vacancy). Solche Kristallgitterdefekte sorgen auch für die Färbung eines Diamanten, der als reines Kohlenstoffgitter farblos ist. Ein von den Forschern gebautes NV-Zentrum besteht also aus einem Stickstoff-Atom und einer Lücke und ist so groß wie zwei Atome. Als Bauteil im Diamant-Radio dient es als Empfänger.

Forscher der Harvard Universität haben aus rosafarbenem Diamant das kleinste Radio der Welt gebaut. 

Forscher der Harvard Universität haben aus rosafarbenem Diamant das kleinste Radio der Welt gebaut.

Quelle: Rio Tinto/dpa

Und das geht so: Das grüne Licht eines Lasers regt Elektronen in NV-Zentren an. Die so behandelten Elektronen sind in der Lage, Radiowellen in optische Signale zu verwandeln: Sie geben die elektromagnetischen Wellen, die auf sie stoßen, als rotes Licht wieder ab. Eine einfache Photodiode verwandelt das optische Signal in Strom. Der wiederum wird wie beim normalen Radio von Lautsprechern in Ton umgewandelt. Und fertig ist das Radio.

Empfang verschiedener Radiostationen

Nun noch ein Elektromagnet angelegt und das Radio kann auch noch verschiedene Radiosender empfangen: Der Elektromagnet erzeugt ein starkes Magnetfeld um den Diamanten herum, mit dessen Hilfe die Empfangsfrequenz der NV-Zentren über eine Bandbreite von 300 Megahertz eingestellt werden kann.

Das Diamantradio aus Harvard ist auch noch extrem robust – hart wie Diamant sozusagen. Die Forscher spielten damit Musik bei 350 °C ab. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften des Diamanten könne dieses Radio in allen möglichen rauen Umgebungen oder auch im Weltall funktionieren, erklärt der Leiter der Forschungsarbeit, Professor Marko Loncar. Und sogar im menschlichen Körper: Diamant sei nämlich „biokompatibel“.

Britische Forscher hingegen haben einen künstlichen Diamanten entwickelt, der dank radioaktiver Strahlung über mehrere Tausend Jahre lang Strom produziert. Mehr dazu finden Sie hier.

 

  • Susanne Neumann

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