Механические устройства в наномасштабе ведут себя иначе

Механические резонаторы широко используются в высокотехнологичной промышленности.

С их помощью отмечается время в электронных компонентах и стабилизируется радиопередача.

Механические резонаторы затухают линейно, однако инновационная работа профессора Эдриана Бачтолда с коллегами из Каталонского института нанотехнологий показала, что резонаторы, сформированные из наноразмерного графена  и углеродных нанотрубок, демонстрируют нелинейное затухание, и явление это открывает захватывающие возможности для сверхчувствительных датчиков силы и массы.

В статье, которая будет опубликована в издании Nature Nanotechnology, профессор Бачтолд с коллегами описывают, как они изготовили наноразмерные резонаторы, подвесив крошечные графеновые решетки или углеродные нанотрубки и зажав их на обоих концах. Эти устройства, как гитарные струны, способны вибрировать с определенной частотой.

У всех изученных до настоящего момента механических резонаторов любых размеров, от нескольких метров до миллимикронов, затухание происходило в прогнозируемой манере — линейно. Однако новое исследование показало, что эта парадигма нарушается для резонаторов с минимальными возможными габаритами (в наномасштабе). Выяснилось, что затухание для резонаторов на основе нанотрубок и графена совершенно нелинейно — эта особенность способствует усилению сигналов и чувствительности.

Результат исследования способен привести к серьезным последствиям. Затухание является весьма существенным в физике наноэлектромеханических резонаторов, лежащих в основе квантовых и измерительных экспериментов. Именно поэтому необходимо вновь перепроверить все прогнозы, сделанные ранее для наноразмерных электромеханических устройств, с использованием нанотрубочных и графеновых резонаторов.

Также результаты исследования позволят существенно улучшить работу многочисленных устройств.

16.05.2011