重大突破！浙大团队研发万倍小纳米天线，无线技术将迎新变革

近日，浙江大学和之江实验室的胡慧珠教授带领研究团队，取得了一项无线通信领域的重大成果——研发出了一种超微型的纳米天线。这种天线的体积仅有传统低频接收器的万分之一，却有可能在未来彻底改变我们的无线通信方式。

低频无线信号（30-300kHz）对于远距离传输、穿透障碍物以及抵抗干扰都非常重要，在水下通信、地下传感和电离层波导等领域有着关键作用。但一直以来，缩小天线尺寸就意味着降低灵敏度，传统的磁电耦合天线等解决方案，由于共振频率和物理尺寸相关，最小也只能做到厘米级。

这次研发的纳米天线则另辟蹊径，它利用激光在高真空中悬浮起直径仅143纳米的二氧化硅纳米颗粒来实现。研究团队有几个关键的创新点：一是通过聚焦电子束，让纳米颗粒稳定携带超过200个净电荷，大大提高了对电场的敏感度；二是实现了尺寸 - 频率解耦，纳米颗粒的共振频率不再取决于物理尺寸，而是由激光捕获参数（比如光功率）决定，这使得100纳米大小的天线能在30kHz - 180kHz的频率范围内工作；三是在信号解调方面表现出色，通过二进制频移键控（2FSK）调制，在弱场（0.1V/m）、0.5kbit/s的传输速率下，系统误码率低于0.1%，而且该结果在2×10⁻⁷ mbar的真空中得到了验证。

这种纳米天线还有不少技术亮点，比如通过调整光阱功率就能连续调节频率，灵敏度优于10μV/cm/√Hz；利用3D运动跟踪技术，它可以全方位接收信号，比传统的基于标量的天线更厉害；并且，通过实际的图像传输实验，在控制误码率的情况下，证明了它在现实中的可用性。

当然，目前这种纳米天线也有一些不足，它的灵敏度比传统天线低3 - 4个数量级。不过，凭借其纳米级的微小尺寸和可调节频率的特性，在深海、狭小空间等极端环境中，它具有独特的优势。研究团队接下来还会从多个方面继续优化，比如通过多粒子协作扩大带宽，利用磁悬浮或优化材料让天线适用于更低频率，以及将真空捕获系统与半导体制造技术结合，以便应用在便携式设备上。

一位《PhotoniX》杂志的审稿人评价说：“这篇论文用悬浮纳米颗粒作为紧凑的电场信号接收天线，研究内容十分有趣。”该研究成果已在2025年1月29日发表于《PhotoniX》杂志。 相信在科研人员的努力下，这种纳米天线未来还会给我们带来更多惊喜，让无线通信技术迎来新的变革。

参考资料：DOI： 10.1186/s43074-025-00159-6