利用石墨烯实现世界上最小和最多才多艺的鼓

近日，研究人员表明实现了电子化操纵纳米厚度的鼓振动的能力。这些鼓每秒振动高达100万次 ——不能由人耳听到，但可以用小的电路来感测，这可以用来制造新型质量传感器。

印度的塔塔基础科学研究院的研究人员，已经证明其拥有了可以操纵纳米级厚度的鼓振动的能力——实现了世界上最小和最多才多艺的鼓。这项工作在提高小质量型探测器的灵敏度影响颇大——检测类病毒的小分子的质量非常重要。这也开启了探索基础物理学令人兴奋的新的方面大门。
这项工作，利用石墨烯实现了一个原子厚材料的奇迹，制造具有高度可调机械频率和不同模式之间的耦合鼓。模式之间的耦合被证明是可控的，从而导致建立新的、混合模式，并进一步允许振动的扩增。该实验包括研究机械振动模式，还是“单音”，类似于音乐鼓。小尺寸的鼓轮（直径0.003毫米， 比人类头发的直径小30倍）引起了在100兆赫兹的范围内高振动频率——这意味着此鼓在一秒钟可以振动100万次。

由曼德尔·德希穆克教授领导的纳米电子集团的博士研究生约翰·马修为主要作者完成的此次工作，表明这些鼓的音符可以通过利用电的力量弯曲，或应变。鼓的弯曲还导致了鼓彼此交互的不同模式。同时导致了两个音符之间的能源晃动。“我们现在表明，使用这种互动，能量可以在不同模式之间转移，导致在鼓上形成新的‘音符’模式，”德希穆克教授说。能量转移的速率可以通过调节耦合电信号被精确地控制。此外这项工作，利用了机械方式耦合的操纵损失到环境中的能量，并展示了振动运动的扩增，相当于从鼓中的声音的增加。

在低温下，较高的机械频率将允许音符之间的量子力学性质的能量传递的研究。鼓的各个音符之间的耦合也可以被工程化机械逻辑电路的工作，并导致在量子信息处理的改进。扩增机械运动的能力也将有助于提高基于纳米鼓传感器的灵敏度。该项研究获得了印度政府原子能部和科学技术部的资助。