Egzotično ponašanje uređaja na nano razini
Nano-mehanika u posljednje vrijeme ubrzano napreduje. Mehanički rezonatori već se naveliko koriste u proizvodnji osjetljivih uređaja, za usklađivanje rada elektroničkih sklopova i stabilizaciju radio signala.
Linearno gušenje većine mehaničkih rezonatora već je dobro poznato. Međutim, rezultati novog istraživanja prof. Adriana Bachtolda, provedenom na katalonskom Institutu za nanotehnologiju, pokazuju nelinearno usporavanje rezonatora zasnovanih na grafenu i ugljičnim nanocijevima. Ovo bi istraživanje moglo označiti prekretnicu u proizvodnji ultraosjetljivih detektora sile ili mase.
U članku objavljenom u znanstvenom časopisu Nature Nanotechnology (DOI - 10.1038/NNANO.2011.71), prof. Bachtold zajedno sa suradnicima opisuje način na koji su sastavili nano-rezonatore: suspendiranjem i međusobnim spajanjem tankih listova grafena odnosno nano-cijevi. Ovi uređaji, slično kao i žice na gitari, mogu titrati na točno određenim frekvencijama.
Svi dosadašnji mehanički rezonatori, od uređaja dimenzija i do nekoliko metara pa sve do najsitnijih, duljine svega desetine nanometra, gušenje je uvijek bilo lako predvidivo i uvijek linearno. Međutim, istraživanje prof. Bachtolda pokazuje da za rezonatore, dimenzija bliskih dimenzijama atoma, gušenje polako prestaje biti linearno. Od posebne je važnosti izrazito nelinearno gušenje kod rezonatora zasnovanih na nano-cijevima i grafenu. Radi se o karakteristici koja olakšava pojačavanje signala, a dovodi i do dramatičnog poboljšanja osjetljivosti uređaja.
Zbog ovog će se otkrića morati ponovno provesti izračuni za sve rezonatore zasnovan na nano-cijevima i grafenu. Naime, gušenje je osnovica fizike nanoelektromehaničkih rezonatora pa tako igra i ključnu ulogu u kvantnim eksperimentima kao i u eksperimentima koji zahtijevaju visoku osjetljivost mjernog uređaja. Novi uvid u dinamiku nano-rezonatora uvelike će utjecati na razvoj cijelog niza uređaja. Istraživačka skupina prof. Bachtolda već je postigla rekordan faktor kvalitete za grafenske rezonatore te ultravisoku osjetljivost rezonatora zasnovanih na nano-cijevima. Treba naglasiti i kako se sve više istraživačkih skupina iz svih dijelova svijeta, interesira za grafenske rezonatore, odnosno rezonatore zasnovane na nano-cijevima.