Ученые из Гарвардского университета создали самый маленький в мире радиоприемник из дефектного алмаза. Размер его «деталей» составляет два атома. Исследователи отмечают, что устройство может работать в экстремальных условиях — например, в открытом космосе. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Applied, кратко об устройстве рассказывает пресс-релиз на сайте университета.
Обычно физики совершенствуют материалы, устраняя в них различного рода дефекты, однако в некоторых случаях изъяны наоборот оказываются полезными, и создаются учеными намеренно. Примером такого дефекта может служить NV-центр или азото-замещенная вакансия в алмазе. Он представляет собой нарушение строения кристаллической решетки алмаза, которое возникает при удалении атома углерода из узла решетки и связывании образовавшейся вакансии с атомом азота. NV-центр может быть использован для излучения одиночных фотонов или для улавливания очень слабого магнитного поля. Он также обладает фотолюминесцентными свойствами и может служить для преобразования информации в оптический сигнал.
Авторы новой работы использовали азото-замещенную вакансию в алмазе для того, чтобы создать миниатюрный радиоприемник. Он работает следующим образом: зеленый свет лазера служит источником энергии, который возбуждает в NV-центрах электроны, чувствительные к воздействию электромагнитных волн (в том числе и в FM диапазоне). Когда в азото-замещенные вакансии попадают радиоволны, возникает флуоресценция, и SV-центры начинают испускать фотоны красного света. Эти фотоны попадают в фотодиод, который конвертирует свет в электрический ток и подает его на динамик, затем преобразующий электричество в звук. Настраиваться на радиостанции (несущую частоту) помогает внешний электромагнит, который создает вокруг NV-центров магнитное поле.
В экспериментальном устройстве физики использовали алмаз с миллиардами азото-замещенных вакансий для получения более сильного оптического сигнала. Однако, по словам ученых, миниатюрный приемник сможет работать, даже если он будет иметь всего один NV-центр, испускающий одиночный фотон, а не поток света.
Так как основу радиоприемника составляет алмаз, он может продолжать свою работу даже в экстремальных условиях. Например, во время испытаний, физики тестировали устройство при температуре 350 градусов Цельсия. Ученые считают, что впоследствии его можно будет использовать в самых разных областях — например, на космических кораблях или в теле человека, так как алмазы биосовместимы. В будущем исследователи надеются понять, как можно использовать другие дефекты, например SiV-центры в алмазах.
Недавно исследователи создали чехол для мобильного телефона, который улавливает радиоволны, испускаемые передатчиком, и конвертирует их обратно в электрический заряд. Такое устройство позволит увеличить время работы телефона на одном заряде батареи на 30 процентов.
Кристина Уласович
Это позволяет тратить в пять раз меньше энергии, чем при полете
Стартап Revolute Robotics из Аризоны разработал гибридного робота, который способен как летать, так и ездить по поверхности. Он представляет собой квадрокоптер, закрепленный на кардановом подвесе внутри металлической клетки сферической формы. Она защищает дрон от повреждений при столкновении с препятствиями, а также выступает в роли опоры при движении по земле, так как благодаря подвесу может свободно вращаться вокруг дрона во всех направлениях. По замыслу разработчиков, робот будет использовать для дистанционного обследования технического состояния оборудования и охраны объектов, сообщает издание New Atlas. Идея о размещении дронов целиком внутри защитного каркаса не нова. Несмотря на дополнительный вес, такой подход позволяет защитить дрон со всех направлений от повреждений при столкновении с препятствиями. Особенно это актуально при полетах в тесных помещениях с большим количеством объектов, например, с целью инспекции состояния оборудования технических сооружений. Такой дрон, к примеру, сделала швейцарская компания Flybotix. Разработанный ею бикоптер имеет защиту в виде почти сферической сетки, полностью покрывающей беспилотник. Схожую конструкцию для защиты дрона использовали и японские инженеры. Однако у предложенного ими варианта была особенность — сферическая защитная клетка, состоящая из двух независимых полусфер, имела возможность свободно вращаться вокруг двух осей, благодаря чему соприкосновение с препятствием меньше влияло на траекторию полета. Дрон, разрабатываемый стартапом Revolute Robotics, также помещен внутрь металлической защитной сетки сферической формы, которая способна вращаться вокруг беспилотника. Но благодаря карданному подвесу, которым квадрокоптер изнутри соединен со сферической оболочкой, это вращение может происходить не по двум осям, а в любом направлении. Эту способность инженеры решили использовать — робот может не только летать, но и ездить по поверхности, используя собственную защитную оболочку в роли всенаправленного колеса. https://www.youtube.com/watch?v=YUcwM7pCZkk Перемещение по поверхности происходит с помощью воздушных винтов дрона, который может наклоняться внутри свободно вращающейся вокруг него сферической оболочки в нужном направлении, регулируя скорость и направление движения. Упругая конструкция клетки и колец подвеса сглаживает толчки и удары, выполняя роль амортизатора. Регулируя уровень тяги пропеллеров, робот способен взбираться по крутым склонам, а при встрече с препятствием, которое нельзя переехать, может просто облететь его по воздуху. При этом на полет тратится в пять раз больше энергии, поэтому передвижение по поверхности оказывается предпочтительнее. В качестве полезной нагрузки робот может нести камеры, лидары и другие сенсоры. Поэтому его можно будет использовать, например, для составления трехмерных карт объектов и обследования технического состояния оборудования и инженерных сооружений, в том числе для инспекции труб. Другим возможным применением робота, по мнению разработчиков может стать охрана территории. Впрочем, защитный каркас — не всегда наилучшее решение, ведь дополнительный вес защиты будет уменьшать время работы дрона. Поэтому инженеры компании Cleo Robotics, которые разработали дрон Dronut X1 специально для работы в помещениях, применили другой подход. Два соосных несущих винта дрона X1 находятся полностью внутри похожего на пончик корпуса, и поэтому надежно защищены от встречи со стенами и другими препятствиями.