近日，浙江大學和之江實驗室的胡慧珠教授帶領研究團隊，取得了一項無線通信領域的重大成果——研發出了一種超微型的納米天線。這種天線的體積僅有傳統低頻接收器的萬分之一，卻有可能在未來徹底改變我們的無線通信方式。

低頻無線信號（30-300kHz）對于遠距離傳輸、穿透障礙物以及抵抗干擾都非常重要，在水下通信、地下傳感和電離層波導等領域有著關鍵作用。但一直以來，縮小天線尺寸就意味著降低靈敏度，傳統的磁電耦合天線等解決方案，由于共振頻率和物理尺寸相關，最小也只能做到厘米級。

這次研發的納米天線則另辟蹊徑，它利用激光在高真空中懸浮起直徑僅143納米的二氧化硅納米顆粒來實現。研究團隊有幾個關鍵的創新點：一是通過聚焦電子束，讓納米顆粒穩定攜帶超過200個凈電荷，大大提高了對電場的敏感度；二是實現了尺寸 - 頻率解耦，納米顆粒的共振頻率不再取決于物理尺寸，而是由激光捕獲參數（比如光功率）決定，這使得100納米大小的天線能在30kHz - 180kHz的頻率范圍內工作；三是在信號解調方面表現出色，通過二進制頻移鍵控（2FSK）調制，在弱場（0.1V/m）、0.5kbit/s的傳輸速率下，系統誤碼率低于0.1%，而且該結果在2×10?? mbar的真空中得到了驗證。

這種納米天線還有不少技術亮點，比如通過調整光阱功率就能連續調節頻率，靈敏度優于10μV/cm/√Hz；利用3D運動跟蹤技術，它可以全方位接收信號，比傳統的基于標量的天線更厲害；并且，通過實際的圖像傳輸實驗，在控制誤碼率的情況下，證明了它在現實中的可用性。

當然，目前這種納米天線也有一些不足，它的靈敏度比傳統天線低3 - 4個數量級。不過，憑借其納米級的微小尺寸和可調節頻率的特性，在深海、狹小空間等極端環境中，它具有獨特的優勢。研究團隊接下來還會從多個方面繼續優化，比如通過多粒子協作擴大帶寬，利用磁懸浮或優化材料讓天線適用于更低頻率，以及將真空捕獲系統與半導體制造技術結合，以便應用在便攜式設備上。

一位《PhotoniX》雜志的審稿人評價說：“這篇論文用懸浮納米顆粒作為緊湊的電場信號接收天線，研究內容十分有趣。”該研究成果已在2025年1月29日發表于《PhotoniX》雜志。 相信在科研人員的努力下，這種納米天線未來還會給我們帶來更多驚喜，讓無線通信技術迎來新的變革。

參考資料：DOI： 10.1186/s43074-025-00159-6