나노라디오

Nanoradio
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나노라디오(carbon nanotube radio라고도 함)는 탄소 나노튜브를 사용하여 무선 송신기와 수신기의 역할을 하는 나노테크놀로지다.최초의 나노라디오 중 하나는 2007년 버클리 캘리포니아 대학교의 알렉스 제틀 산하 연구원들이 오디오 신호를 성공적으로 전송하면서 건설한 것이다.[1]나노라디오는 크기가 작기 때문에 혈류에서 무선 기능과 같은 여러 가지 응용 프로그램을 사용할 수 있다.[2]

역사

나노라디오의 첫 관측은 1991년 흑연 전극의 탄소 나노튜브에서 나오는 '전기의 발광 방전'을 본 일본의 물리학자 스미오 이지마에게 인정받을 수 있다.[2]2007년 10월 31일, 버클리 캘리포니아 대학의 알렉스 제틀 산하 연구팀이 최초의 나노라디오 중 하나를 만들었다.[1]이들의 실험은 실리콘 전극 위에 놓인 다층 나노튜브를 놓고 전선과 DC 전지를 통해 카운터 전극에 연결하는 것으로 구성됐다.전극과 나노튜브도 모두 10−7 Torr 정도의 진공상태로 투입되었다.[3]그리고 나서 그들은 나노튜브의 움직임을 기록하기 위해 고해상도 전송 전자현미경에 장치를 배치했다.그들은 나노라디오가 진동하는 것을 관찰하고 에릭 클랩튼의 "레이라"라는 노래를 전송했다.[4]약간의 미세한 조정 후에, 연구팀은 실험실을 가로질러 몇 미터 떨어진 곳에서 신호를 보내고 받을 수 있었다.[2] 그러나, 제틀이 더 나은 진공 상태가 부족하기 때문에 라디오에서 처음 수신한 오디오는 긁힐 수 있었다.[1]

특성.

가로 10나노미터, 세로 수백나노미터의 작은 크기와 나노라디오의 구성은 몇 가지 뚜렷한 성질을 제공한다.나노라디오의 작은 크기로 전자가 큰 마찰 없이 통과할 수 있어 나노라디오의 효율적인 도체가 된다.나노라디오는 다양한 크기로 나올 수 있다; 그것들은 이중 벽, 3중 벽, 다중 벽이다.나노라디오는 크기가 다른 것 외에도 구부러짐, 곧음 또는 토로이드와 같은 다른 형태를 취할 수 있다.모든 나노라디오들 사이에서 공통적인 것은 그들이 얼마나 상대적으로 강한가이다.그 저항은 탄소 원자들 사이의 결합의 강도에 기인할 수 있다.[2]

함수

라디오의 기본 부품은 안테나, 튜너, 디모듈레이터 및 앰프다.탄소나노튜브는 별도의 회로 없이도 이들 부품으로 기능할 수 있다는 점에서 특별하다.

안테나

나노라디오는 전자기 신호가 나노라디오를 기계적으로 진동시킬 만큼 작다.나노라디오는 기본적으로 들어오는 전자파의 신호와 같은 주파수로 진동하여 안테나 역할을 하는데, 이는 일반적으로 정지해 있는 기존의 라디오 안테나와는 대조적이다.[3]나노튜브는 "초당 수천 회에서 수백만 회까지"[1] 고주파에서 진동할 수 있다.

튜너

나노라디오는 나노튜브의 길이를 늘리거나 줄임으로써 튜너 역할도 할 수 있다; 그렇게 함으로써 그것이 진동하는 공명 주파수를 변화시켜 라디오가 특정한 주파수로 튜닝할 수 있게 한다.나노튜브의 길이는 양전극으로 끝을 당겨서 연장할 수 있고, 끝에서 원자를 제거하여 길이를 단축할 수 있다.[1]결과적으로 길이를 바꾸는 것은 영구적이며 되돌릴 수 없지만, 전기장을 변화시키는 방법은 나노라디오가 영구적이지 않고 반응하는 주파수에도 영향을 미칠 수 있다.[2]

앰프

미세한 크기와 바늘 모양의 이점으로 나노라디오는 자연적으로 증폭기 역할을 한다.나노라디오는 작은 전압에서 전자의 흐름을 발산하는 자기장 방출을 나타낸다. 이로 인해 작은 전자파가 큰 전자의 흐름을 생성하여 신호를 증폭시킨다.[2]

디모듈레이터

디모데이션은 본질적으로 정보신호를 반송파로부터 분리하는 것이다.나노라디오가 반송파와 동시에 진동할 때 나노라디오는 정보신호에만 반응하고 반송파는 무시하므로 회로의 필요 없이 나노라디오가 디모듈레이터 역할을 할 수 있다.[2]

메디컬 어플리케이션

현재 항암화학요법은 암세포뿐만 아니라 혈류로 투입되기 때문에 건강한 세포까지 해치는 화학물질을 사용하고 있다.나노라디오는 라디오와 원격으로 통신해 약물을 방출하고 특히 암세포를 표적화함으로써 건강한 세포의 손상을 예방하는 데 사용될 수 있다.나노라디오도 개별 세포에 주입해 특정 화학물질을 방출할 수 있어 특정 세포의 수리가 가능하다.[2]나노라디오는 또한 당뇨병 환자의 인슐린 수치를 감시하고 그 정보를 약물이나 화학물질을 방출하는 데 사용할 수 있다.[5]

합병증

나노라디오를 체내에 이식하는 것은 현재 권력 분산으로 인해 실현 가능하지 않다.나노라디오는 약 4.5 x 10−27 W의 전자기력을 발산하지만, 이 전력의 상당 부분은 신체를 통과할 때 손실될 것이다.에너지 입력량은 증가될 수 있지만 신체에 너무 많은 열을 발생시켜 안전 위험을 초래할 수 있다.나노 크기의 크기 때문에 나노라디오를 건설하기 어렵고 양자 모델과 제조에 정밀성이 요구되는 문제 등도 있다.[6]

참조

  1. ^ a b c d e "10.31.2007 - Single nanotube makes world's smallest radio". www.berkeley.edu. Retrieved 2016-11-05.
  2. ^ a b c d e f g h Regis, Ed (2009-01-01). "The World's Smallest Radio". Scientific American. 300 (3): 40–45. Bibcode:2009SciAm.300c..40R. doi:10.1038/scientificamerican0309-40. PMID 19253772.
  3. ^ a b "Nanotube Radio" (PDF). K. Jensen, J. Weldon, H. Garcia, and A. Zettl.
  4. ^ Chemistry World (2007-11-01), Real single nanotube radio plays Layla, archived from the original on 2021-12-21, retrieved 2016-10-24
  5. ^ Service, Robert F. "TR10: NanoRadio - MIT Technology Review". MIT Technology Review. Retrieved 2016-11-05.
  6. ^ Diaz, R. E.; Sebastian, T. (2013-12-18). "Electromagnetic limits to radiofrequency (RF) neuronal telemetry". Scientific Reports. 3: 3535. Bibcode:2013NatSR...3E3535D. doi:10.1038/srep03535. ISSN 2045-2322. PMC 3866607. PMID 24346503.