Een onderzoeksteam van het Hezhijiang-laboratorium van de Zhejiang Universiteit in China publiceerde onlangs een innovatief resultaat in PhotoniX: een laagfrequente ontvangstantenne die gebruik maakt van optisch opgehangen nanodeeltjes. De afmeting van de antenne is bijna 10.000 keer kleiner dan traditionele ontwerpen, wat een doorbraak betekent in antenneminiaturisatie voor laagfrequente (LF) toepassingen zoals onderwatercommunicatie, ondergrondse detectie en ionosferische golfgeleiders.

Omdat de resonantiefrequentie van traditionele laagfrequente draadloze signaalantennes verband houdt met de fysieke grootte, is de grootte beperkt tot het niveau van de centimeter, en gaat miniaturisatie vaak ten koste van een verminderde gevoeligheid. De nanoantenne van het onderzoeksteam maakt gebruik van hoogvacuüm gesuspendeerde nanodeeltjes van silica (143 nanometer in diameter) die door laser zijn opgevangen om belangrijke vooruitgang te boeken, zoals ladingsverbetering, ontkoppeling van grootte en frequentie en hifi-signaaldemodulatie. Onder hen kunnen de nanodeeltjes, door de elektronenbundel te focusseren, stabiel meer dan 200 netto ladingen dragen, waardoor de gevoeligheid van het elektrische veld wordt verbeterd; de resonantiefrequentie van de nanodeeltjes zorgt ervoor dat een antenne van 100 nanometer kan werken in het bereik van 30 kHz - 180 kHz; onder zwakke elektrische velden bereikt het systeem een ​​laag bitfoutenpercentage, wat de haalbaarheid ervan in hoogvacuümomgevingen bevestigt.

Daarnaast beschikt de nanoantenne ook over technische hoogstandjes zoals verstelbaarheid en vectordetectie. Door het optische trapvermogen aan te passen, kan continue frequentieafstemming worden bereikt en is de gevoeligheid beter dan bij traditionele ontwerpen. 3D-bewegingsregistratie maakt omnidirectionele signaalontvangst mogelijk, wat beter is dan traditionele scalaire antennes. Het onderzoeksteam heeft ook met succes beelden verzonden en het bitfoutpercentage gecontroleerd, wat het potentieel ervan voor praktische toepassingen aantoont.

Hoewel de gevoeligheid van de huidige nanoantennes nog steeds drie tot vier ordes van grootte lager is dan die van traditionele ontwerpen, hebben hun nanoschaalgrootte en aanpasbaarheid unieke voordelen in extreme omgevingen. Toekomstig onderzoek zal zich richten op array-integratie, frequentie-uitbreiding en inzet op chipniveau om het toepassingsbereik en de prestaties verder uit te breiden.