利用石墨烯實現世界上最小和最多才多藝的鼓

近日，研究人員表明實現了電子化操縱納米厚度的鼓振動的能力。這些鼓每秒振動高達100萬次 ——不能由人耳聽到，但可以用小的電路來感測，這可以用來製造新型質量傳感器。

印度的塔塔基礎科學研究院的研究人員，已經證明其擁有了可以操縱納米級厚度的鼓振動的能力——實現了世界上最小和最多才多藝的鼓。這項工作在提高小質量型探測器的靈敏度影響頗大——檢測類病毒的小分子的質量非常重要。這也開啟了探索基礎物理學令人興奮的新的方麵大門。
這項工作，利用石墨烯實現了一個原子厚材料的奇跡，製造具有高度可調機械頻率和不同模式之間的耦合鼓。模式之間的耦合被證明是可控的，從而導致建立新的、混合模式，並進一步允許振動的擴增。該實驗包括研究機械振動模式，還是“單音”，類似於音樂鼓。小尺寸的鼓輪（直徑0.003毫米， 比人類頭發的直徑小30倍）引起了在100兆赫茲的範圍內高振動頻率——這意味著此鼓在一秒鍾可以振動100萬次。

由曼德爾·德希穆克教授領導的納米電子集團的博士研究生約翰·馬修為主要作者完成的此次工作，表明這些鼓的音符可以通過利用電的力量彎曲，或應變。鼓的彎曲還導致了鼓彼此交互的不同模式。同時導致了兩個音符之間的能源晃動。“我們現在表明，使用這種互動，能量可以在不同模式之間轉移，導致在鼓上形成新的‘音符’模式，”德希穆克教授說。能量轉移的速率可以通過調節耦合電信號被精確地控製。此外這項工作，利用了機械方式耦合的操縱損失到環境中的能量，並展示了振動運動的擴增，相當於從鼓中的聲音的增加。

在低溫下，較高的機械頻率將允許音符之間的量子力學性質的能量傳遞的研究。鼓的各個音符之間的耦合也可以被工程化機械邏輯電路的工作，並導致在量子信息處理的改進。擴增機械運動的能力也將有助於提高基於納米鼓傳感器的靈敏度。該項研究獲得了印度政府原子能部和科學技術部的資助。