图为哈佛大学研制的世界最小接收机

美国哈佛约翰保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员研制出全球最小射频接收机——由大小仅为2原子的粉色金刚石中的原子级缺陷实现。研究团队包括SEAS电子工程专家Marko Loncar和其博士生Linbo Shao，研究成果发表在《应用物理评论》。

理论基础

该接收机使用金刚石中的微小缺陷——氮空位（NV）中心。NV中心能够被用来发射单光子或探测非常微弱的磁场。此次技术突破使用的是其光致发光特性——能够将信息转化为光，该特性意味着在实现量子计算、光电和感知系统方面具有重大潜力。

技术突破

为了制造NV中心，研究人员首先使用一个氮原子将一个碳原子放置在金刚石晶格中，并移除相邻原子，产生NV中心。只有这样做，才能在氮原子旁边产生一个空位。

组成结构

接收机由5部分组成：一个电源、一个接收机、一个换能器（将空气中的高频电磁信号转换为低频电流）、一个扬声器或耳机（将电流转换到声音）和一个调谐器。

工作过程

金刚石NV中心的电子被激光器发射出的绿光赋能或抽取。这些电子对电磁场敏感，如包括FM无线电波。当NV中心接收到射频信号时，将其转换为以红色光表示的声音信号。一个常见的光电二极管将光转化为电流，然后通过简单的扬声器或耳机转换为声音。磁铁在金刚石周围产生强磁场，用来调谐NV中心的接收频率。Shao和Loncar使用了数十亿个NV中心来增强信号。

应用

尽管其尺寸微小，由于金刚石内部强度，该接收机能够经受极端恶劣环境，并且与生物体兼容，意味着它能够工作在任何地方，从金星探测到人类心脏起搏器。团队已成功在350摄氏度高温播放音乐。Locar表示“金刚石具有独特特性。该接收机能够工作在航天、恶劣环境，甚至人体中，因为金刚石是人体兼容的”。

其他

该研究由美国国家科学基金会（NSF）提供资金的哈佛集成量子材料（C-IQM）科学技术中心（STC）提供部分资金支持。哈佛的技术研发办公室已为该技术做了临时专利申请，并积极追求商业化机会。

文章链接：

LinboShao, et al, "Diamond Radio Receiver: Nitrogen-Vacancy Centers as Fluorescent Transducers of Microwave Signals," Physical Review Applied, 6, 064008

新闻链接：

The world’s tiniest radio

（本文来源：大国重器——聚焦世界军用电子元器件；）

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