Ενας νανοσωλήνας άνθρακα μπορεί να λειτουργήσει ως ραδιοφωνικός δέκτης, αλλά και πομπός
Το ραδιόφωνο νανοσωλήνα άνθρακα που εφηύραν το 2007 ο φυσικός Αλεξ Ζεττλ και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια πετυχαίνει κάτι εκπληκτικό και απρόσμενο: Eνας και μόνο νανοσωλήνας συντονίζεται στο ηλεκτρομαγνητικό σήμα που εκπέμπει κάποιος ραδιοφωνικός σταθμός, το ενισχύει, το μετατρέπει σε ηχητικό σήμα (το αποδιαμορφώνει) και το στέλνει σε ένα μεγάφωνο όπου μπορεί να ακουστεί καθαρά. Αν σας φαίνεται απίστευτο μπορείτε να επισκεφθείτε την ηλεκτρονική διεύθυνση: http://www.physics.berkeley.edu/research/zettl/projects/nanoradio/radio.html για να το ακούσετε με τα αυτιά σας και να το δείτε με τα μάτια σας. Γιατί το νανοραδιόφωνο είναι το μόνο ραδιόφωνο που κυριολεκτικά μπορείς όχι μόνο να το ακούσεις, αλλά και να το δεις να λειτουργεί!
Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν εξαιρετικές ιδιότητες. Κατασκευάζονται σε διάφορα μεγέθη και σχήματα. Αλλοι έχουν μονοστρωματικό τοίχωμα, άλλοι διστρωματικό και άλλοι πολυστρωματικό. Μερικοί είναι ίσιοι, μερικοί έχουν σχήμα τόξου κύκλου και άλλοι σχηματίζουν δακτυλίους. Σε όλες τις παραλλαγές επιδεικνύουν μεγάλη αντοχή στον εφελκυσμό (τράβηγμα από τα δύο άκρα), γιατί η δύναμη που συγκρατεί τα άτομα του άνθρακα στο πλέγμα του νανοσωλήνα είναι ο ισχυρότερος δεσμός στη φύση. Επιπλέον, οι νανοσωλήνες είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού.
Ενα απλό ραδιόφωνο χαμηλής πιστότητας αποτελείται από τέσσερα βασικά μέρη: Μια κατάλληλη κεραία που να συλλαμβάνει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα των ραδιοφωνικών σταθμών, ένα σύστημα συντονισμού σε κάποιο συγκεκριμένο σταθμό, έναν ενισχυτή που αυξάνει την ένταση του σήματος και έναν αποδιαμορφωτή, που διαχωρίζει το ηχητικό σήμα από το φέρον κύμα μέσω του οποίου μεταδίδεται. Το ηχητικό σήμα (με μορφή ηλεκτρικού κύματος) μεταφέρεται σε κάποιο μεγάφωνο, όπου τελικά παράγεται ο ήχος που εκπέμφθηκε από το σταθμό.
Ο Ζεττλ και οι συνάδελφοί του κατασκεύασαν ένα πολυστρωματικό νανοσωλήνα στην άκρη ενός ηλεκτροδίου, μια διάταξη όπου ο νανοσωλήνας μοιάζει με ιστό σημαίας στην κορυφή ενός λόφου. Επέλεξαν πολυστρωματικό νανοσωλήνα επειδή μπορούσε να είναι μεγαλύτερος από άλλα είδη νανοσωλήνων και ήταν ευκολότερο να προσαρμοστεί στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Ο νανοσωλήνας που χρησιμοποίησαν αρχικά είχε μήκος 500 νανόμετρα και διάμετρο 10 (περίπου όσο και ένας βιολογικός ιός). Σε μικρή απόσταση από την ελεύθερη άκρη του τοποθέτησαν κοίλο ηλεκτρόδιο, ώστε εφαρμόζοντας μικρή διαφορά δυναμικού και αξιοποιώντας ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο να πετύχουν ροή ηλεκτρονίων μέσα από το διάκενο ανάμεσα στην άκρη του νανοσωλήνα και το κοίλο ηλεκτρόδιο.
Σε ένα κανονικό ραδιόφωνο, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα επάγουν ένα ασθενές ηλεκτρικό ρεύμα μέσα στην κεραία, η οποία παραμένει σταθερή. Οι νανοσωλήνες, όμως, είναι τόσο ευαίσθητοι και ελαφριοί, ώστε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που πέφτουν πάνω τους μπορούν να τους προκαλέσουν μηχανική ταλάντωση. Στο νανοκόσμο η βαρύτητα και η δύναμη της αδράνειας παίζουν ασήμαντο ρόλο, ενώ κυριαρχούν οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Η ταλάντωση του νανοσωλήνα μεταβάλλει την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος εκπομπής πεδίου, κατά το οποίο ακόμα και μια μικρή διαφορά δυναμικού προκαλεί μεγάλη ροή ηλεκτρονίων από μια ακίδα σε κοντινό αντιηλεκτρόδιο. Ετσι ο νανοσωλήνας εκτός από κεραία λειτουργεί και ως ενισχυτής.
Με κάποιες τροποποιήσεις, οι ερευνητές πέτυχαν τελικά να χρησιμοποιήσουν το νανοραδιόφωνο και ως πομπό με εμβέλεια αρκετών μέτρων.