Rádio z uhlíkové nanotrubice

V jedné příručce pro radioamatéry z roku 1963 jsem našel nákres primitivního rozhlasového přijímače bez napájecího zdroje (krystalky), který veškerou energii pro svůj provoz bere z antény. Fascinující je, že srdcem tohoto přijímače byl polovodič vytvořený z umazaného desetihaléře (dnes bychom museli použít padesátník) a zavíracího špendlíku opatřeného hrotem z tuhy (obrázek 1). Loni, tedy o necelé půlstoletí později, představili vědci z Kalifornské univerzity podobné zařízení, kde však byla v roli detektoru signálu použita jiná modifikace uhlíku – jediná uhlíková nanotrubice. Jak je to možné?

Rozhlasové vlny, které se používají např. pro vysílání na středních vlnách, jsou složeny ze dvou signálů. Nosná elektromagnetická vlna o frekvenci kolem 1 MHz má za úkol šířit se prostorem od vysílače k anténě přijímače. Tato vlna je amplitudově modulovaná, tj. „nese na sobě“ zvukový signál, který chceme vysílat (obrázek 2). Abychom v přijímači dokázali zvuk zase zpátky oddělit, musíme použít detektor, součástku, která má nelineární závislost proudu na napětí. Jako detektor se v počátcích radiotechniky používal monokrystal galenitu opatřený hrotem (odtud název krystalka), dnes se používají moderní polovodiče a kalifornští badatelé ukázali, že se dá využít i nanotrubice uhlíku.

Uhlíkové nanotrubice připravili na křemíkové podložce, na kterou potom napařili elektrody ze slitiny palladia a zlata, vzdálené pouhých 50 mikrometrů. Použili pouze ty vzorky, kde se jim podařilo nakontaktovat jednu samostatnou nanotrubici. Takto vytvořený „uhlíkový polovodič“ zapojili do obvodu (obrázek 3). Jako zdroj hudebního signálu pro vysílač použili kapesní iPod. Po nastavení pracovních parametrů nanosoučástky se z reproduktoru ozval velmi čistý zvuk, nerozlišitelný od přímého poslechu vysílané hudby.

Vědci tak prokázali, že molekulární objekty skutečně mohou plnohodnotně nahradit klíčové prvky elektronických zařízení. Do budoucnosti se tak otvírá cesta k miniaturizaci celých elektronických systémů až na molekulární úroveň. (Nano Letters 11, 3296–3299, 2007)