Una nanoradio (también llamada radio con nanotubos de carbono) es una nanotecnología que actúa como transmisor y receptor de radio mediante el uso de nanotubos de carbono . Una de las primeras nanoradios fue construida en 2007 por investigadores de Alex Zettl en la Universidad de California, Berkeley, donde transmitieron con éxito una señal de audio. [1] Debido a su pequeño tamaño, las nanoradios pueden tener varias aplicaciones posibles, como la función de radio en el torrente sanguíneo. [2]
La primera observación de una nanoradio puede atribuirse al físico japonés Sumio Iijima en 1991, quien vio una "descarga luminosa de electricidad" proveniente de un nanotubo de carbono sobre un electrodo de grafito. [2] El 31 de octubre de 2007, un equipo de investigadores dirigido por Alex Zettl en la Universidad de California, Berkeley, creó una de las primeras nanoradios. [1] Su experimento consistió en colocar un nanotubo multicapa sobre un electrodo de silicio y conectarlo a un contraelectrodo a través de un cable y una batería de CC. Tanto el electrodo como el nanotubo también se pusieron en un vacío de aproximadamente 10 −7 Torr . [3] Luego colocaron el aparato en un microscopio electrónico de transmisión de alta resolución para documentar el movimiento del nanotubo. Observaron la nanoradio vibrando y transmitieron una canción llamada "Layla" de Eric Clapton. [4] Después de algunos ajustes menores, el equipo pudo transmitir y recibir señales desde un par de metros a través del laboratorio; [2] Sin embargo, las recepciones iniciales de audio de la radio eran entrecortadas, lo que Zettl creía que se debía a la falta de un mejor vacío. [1]
El pequeño tamaño, aproximadamente 10 nanómetros de ancho y cientos de nanómetros de largo, y la composición de los nanoradios proporcionan varias propiedades distintivas. El pequeño tamaño de los nanoradios permite que los electrones pasen a través de ellos sin mucha fricción, lo que los convierte en conductores eficientes. Los nanoradios también pueden venir en diferentes tamaños; pueden ser de pared doble, pared triple y pared múltiple. Aparte de los diferentes tamaños, los nanoradios también pueden adoptar diferentes formas, como curvas, rectas o toroidales . Lo que todos los nanoradios tienen en común es lo relativamente fuertes que son. La resistencia se puede atribuir a la fuerza de los enlaces entre los átomos de carbono. [2]
Las partes fundamentales de una radio son la antena, el sintonizador, el demodulador y el amplificador. Los nanotubos de carbono tienen la particularidad de que pueden funcionar como estas partes sin necesidad de circuitos adicionales.
La nanoradio es lo suficientemente pequeña como para que las señales electromagnéticas la hagan vibrar mecánicamente. La nanoradio actúa esencialmente como una antena al vibrar con la misma frecuencia que la señal de las ondas electromagnéticas entrantes; esto contrasta con las antenas de radio tradicionales, que generalmente son estacionarias. [3] El nanotubo puede vibrar en frecuencias altas, desde "miles hasta millones de veces por segundo". [1]
La nanoradio también puede funcionar como un sintonizador, al extender o reducir la longitud del nanotubo; al hacerlo, cambia la frecuencia de resonancia a la que vibra, lo que permite que la radio sintonice frecuencias específicas. La longitud del nanotubo se puede extender tirando de la punta con un electrodo positivo y se puede acortar quitando átomos de la punta. [1] En consecuencia, cambiar la longitud es permanente y no se puede revertir; sin embargo, el método de variación del campo eléctrico también puede afectar la frecuencia a la que responde la nanoradio sin ser permanente. [2]
Como beneficio del tamaño microscópico y la forma de aguja, la nanoradio funciona naturalmente como un amplificador . La nanoradio exhibe emisión de campo , en la que un pequeño voltaje emite un flujo de electrones; debido a esto, una pequeña onda electromagnética produciría un gran flujo de electrones, amplificando la señal. [2]
La demodulación es esencialmente la separación de la señal de información de la onda portadora. Cuando la nanoradio vibra en sincronía con la onda portadora, la nanoradio responde únicamente a la señal de información e ignora la onda portadora ; por lo tanto, la nanoradio puede actuar como demodulador sin necesidad de circuitos. [2]
En la actualidad, la quimioterapia utiliza sustancias químicas que dañan no sólo a las células cancerosas, sino también a las sanas, ya que se introducen en el torrente sanguíneo. Las nanoradios se pueden utilizar para evitar daños a las células sanas comunicándose de forma remota con la radio para liberar fármacos y dirigirse específicamente a las células cancerosas. Las nanoradios también se pueden inyectar en células individuales para liberar determinadas sustancias químicas, lo que permite la reparación de células específicas. [2] Las nanoradios también se pueden utilizar para controlar los niveles de insulina de los pacientes con diabetes y utilizar esa información para liberar un fármaco o una sustancia química. [5]
La implantación de nanorradios en el cuerpo es ahora factible mediante la manipulación de energía dirigida. Los nanorradios irradian aproximadamente 4,5 x 10 −27 W de potencia electromagnética; sin embargo, gran parte de esta potencia se pierde al atravesar el cuerpo. La cantidad de energía aplicada puede aumentar, lo que generaría mucho calor en el cuerpo, lo que puede suponer un riesgo para la seguridad. [6]