เพชรสีม่วงชนิดพิเศษที่ใช้ในตัวเครื่อง
เครดิตรูปภาพ: UNSW/ริชาร์ด ฟรีแมน
ทีมนักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ใหม่ที่น่าตื่นเต้นเพื่อขยายสัญญาณไมโครเวฟได้อย่างมาก ดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ MacGuffin โดยใช้เพชรสีม่วงในหลอดควอตซ์ที่สัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่รุนแรง ระบบจะสร้างเมเซอร์ซึ่งมีขนาดเทียบเท่ากับไมโครเวฟของเลเซอร์ ใช้เพื่อขยายสัญญาณไมโครเวฟและวิทยุที่อ่อนแอ
แอมพลิฟายเออร์มีประโยชน์มาก ไม่ใช่แค่สำหรับการแสดงดนตรีเท่านั้น ด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม จะทำให้สัญญาณต่างๆ ชัดเจนยิ่งขึ้น ตัวอย่างคือสัญญาณจากซึ่งยังคงพูดคุยกับโลกต่อไปในภารกิจของพวกเขาเป็นเวลาสี่ทศวรรษ และขณะนี้ได้เข้าสู่อวกาศระหว่างดวงดาวแล้ว แอมพลิฟายเออร์เป็นกุญแจสำคัญในการส่งสัญญาณออก แต่ต้องใช้อุณหภูมิที่เย็นมากในการทำงาน อย่างไรก็ตามอันใหม่ใช้งานได้ที่อุณหภูมิห้อง
"ไมโครเวฟเข้าไปในอุปกรณ์ จากนั้นการหมุนภายในเพชรจะสร้างสำเนาของมัน ซึ่งส่งผลในการขยายสัญญาณไมโครเวฟ ตามหลักการแล้ว สัญญาณไมโครเวฟจะออกมาใหญ่กว่ามากและมีสัญญาณรบกวนอยู่ด้านบนน้อยมาก" รองศาสตราจารย์จาร์ริด ผู้เขียนอาวุโส ปลา จากมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ กล่าวในคำแถลง-
นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการตั้งค่าสามารถขยายสัญญาณได้ถึง 1,000 เท่า สามารถใช้รับข้อมูลจากยานอวกาศ แต่ยังมาจากแหล่งกำเนิดคลื่นไมโครเวฟ เช่น พัลซาร์ หลุมดำ และกาแลคซีทั้งหมด
เครื่องขยายเสียงในห้องปฏิบัติการ เพชรสีม่วงถูกยิงด้วยเลเซอร์สีเขียวและอยู่ภายในสนามแม่เหล็ก
เครดิตรูปภาพ: UNSW/ริชาร์ด ฟรีแมน
“ปัจจุบัน เครื่องขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ถูกใช้เพื่อตรวจจับสัญญาณจากยานอวกาศที่อยู่ห่างไกลมาก เช่น ยานโวเอเจอร์ 1 ซึ่งขณะนี้อยู่ห่างจากโลกมากกว่า 15 พันล้านไมล์ แต่ยังคงส่งข้อมูลออกไป” ปลากล่าวต่อ
"แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ระบายความร้อนด้วยความเย็นเพื่อลดสิ่งที่เรียกว่าสัญญาณรบกวนความร้อน ซึ่งเป็นสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าแบบสุ่มที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในส่วนประกอบของแอมพลิฟายเออร์ มิฉะนั้น สัญญาณรบกวนนั้นก็จะท่วมท้นสัญญาณที่ได้รับ"
"แอมพลิฟายเออร์เมเซอร์โซลิดสเตตอุณหภูมิห้องของเราหลีกเลี่ยงความยุ่งยากและค่าใช้จ่ายในการทำให้ทุกอย่างเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก และยังกะทัดรัดกว่ามากอีกด้วย"
ที่สีไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อความสวยงาม มีสาเหตุมาจากข้อบกพร่องเฉพาะที่เรียกว่าศูนย์ไนโตรเจนว่าง (NV) ซึ่งอะตอมไนโตรเจนถูกวางแทนที่อะตอมคาร์บอนถัดจากจุดว่าง ตามที่เรียกกันว่าระบบสปินเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการขยายสัญญาณ การเพิ่มความไม่สมบูรณ์เหล่านี้ (จนถึงจุดหนึ่ง) ถือเป็นกุญแจสำคัญของเทคโนโลยี ดังนั้นเหตุใดเพชรจึงมีสีม่วง
“เราจำเป็นต้องทำให้เพชรมีสีม่วงมากขึ้น” ทอม เดย์ ผู้เขียนหลักอธิบาย “จริงๆ แล้วสีม่วงเกิดจากแสงสีแดงที่ปล่อยออกมาจากศูนย์ NV การสร้างตัวอย่างที่เข้มขึ้นหมายถึงมีศูนย์ NV มากขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะสร้างระดับเกนที่สูงขึ้นและระดับเสียงรบกวนที่ลดลง และทำให้สัญญาณที่ขยายชัดเจนยิ่งขึ้น”
ทีมงานระบุว่ามีความท้าทายในการทำให้อุปกรณ์ดียิ่งขึ้น แต่อาจวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสารการตรวจร่างกาย X.
