Investigadores del Instituto Tata de Investigación Fundamental, Mumbai, han demostrado la capacidad de manipular las vibraciones de un tambor de espesor de escala nanométrica, realizando el tambor más pequeño y versátil del mundo. Este trabajo tiene implicaciones para mejorar la sensibilidad de los detectores pequeñosde masa: muy importante para detectar la masa de moléculas pequeñas como los virus. Esto también abre las puertas para explorar nuevos y emocionantes aspectos de la física fundamental.
El trabajo, publicado recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza , hizo uso de grafeno, un material de maravilla de un átomo de espesor, para fabricar tambores que tienen frecuencias mecánicas altamente ajustables y acoplamiento entre varios modos. Se demostró que el acoplamiento entre los modos era controlable, lo que condujo a la creación de nuevos modos híbridosy, además, permitió la amplificación de las vibraciones.
El experimento consistió en estudiar los modos vibratorios mecánicos, o 'notas', similares a un tambor musical. El pequeño tamaño del tambor diámetro 0.003 mm, o 30 veces más pequeño que el diámetro del cabello humano dio lugar a una alta vibraciónfrecuencias en el rango de 100 megahercios, lo que implica que este tambor vibra 100 millones de veces en un segundo. El trabajo realizado por el autor principal, estudiante de doctorado John Mathew, en el grupo de nanoelectrónica dirigido por el profesor Mandar Deshmukh, mostró que las notas deestos tambores podrían controlarse mediante el uso de una fuerza eléctrica que dobla o deforma el tambor. La flexión del tambor también hizo que diferentes modos del tambor interactuaran entre sí. Esto conduce a un chapoteo de energía entre dos notas.
"Usando esta interacción, ahora mostramos que la energía puede transferirse entre los modos que conducen a la creación de nuevas 'notas' en el tambor", dice el profesor Deshmukh. La velocidad de transferencia de energía podría controlarse con precisión mediante señales eléctricas que modulanel acoplamiento. El trabajo, además, hizo uso del acoplamiento de modo mecánico para manipular la energía perdida en el medio ambiente y demostró la amplificación del movimiento vibratorio, equivalente a un aumento en el sonido del tambor.
A bajas temperaturas, las altas frecuencias mecánicas permitirían estudios de transferencia de energía de naturaleza mecánica cuántica entre las notas. El acoplamiento entre varias notas del tambor también podría diseñarse para funcionar como circuitos lógicos mecánicos y conducir a mejoras en la información cuánticaprocesamiento. La capacidad de amplificar el movimiento mecánico también ayudará a mejorar la sensibilidad de los sensores basados en tambores a nanoescala.
Los autores reconocen la financiación del Departamento de Energía Atómica y el Departamento de Ciencia y Tecnología del Gobierno de la India.
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Materiales proporcionados por Instituto Tata de Investigación Fundamental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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