Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Самое высокое усиление в крошечных наноразмерных устройствах

Самое высокое усиление в крошечных наноразмерных устройствах

Опубликовал: Admin, 27-10-2021, 23:14, Нанотехнологии, 7, 0

Самое высокое усиление в крошечных наноразмерных устройствах

Группа исследователей из Университета Флориды во главе с доктором Филипом Фенгом в сотрудничестве с профессором Стивеном Шоу из Технологического института Флориды продемонстрировала чрезвычайно высокоэффективное усиление механического сигнала в механических резонаторах нанометрового размера, работающих на радиочастоте. Устройства, использованные в этом исследовании, могут быть мельчайшими механическими резонаторами, демонстрирующими усиление, а достигнутый коэффициент усиления является самым высоким из всех известных на сегодняшний день механических устройств.

Смещение усиление реализуется на основе «параметрической накачки или параметрического усиления» механического движения. Параметрическое усиление может быть в основном достигнуто, когда параметр системы модулируется на удвоенные значения, кратные частота . Простой пример параметрического усиления - ребенок, играющий на качелях. Ребенок может периодически вставать и приседать дважды за один период качания, чтобы увеличить или «усилить» амплитуду качания, при этом никто не будет помогать толкаться.

Исследователи реализовали параметрическое усиление в крошечных наноразмерных устройствах. Механические параметрические усилители в наномасштабе, продемонстрированные в этом исследовании, состоят из атомарно тонкой двумерной полупроводниковой мембраны из дисульфида молибдена (MoS 2 ), Толщина пластин которой составляет 072877 нанометра при диаметре 18 микрометра и 00018. –0020 м 3 в объеме. Наноструктуры изготавливаются путем переноса наноструктуры, отслоившейся от объемного кристалла, через микрополости для создания взвешенных атомарно тонких наностержней.

Исследователи играют на нанобарабанах с помощью лазера с амплитудной модуляцией. Когда лазер мягко "ударяет" по нанобарабанам, световая энергия преобразуется в тепло, и тепловое напряжение может параметрически «играть» или «накачивать» устройство, если тепловое срабатывание имеет частоту, вдвое превышающую резонансную частоту устройства. Этот процесс параметрической накачки заставляет нанобарабаны вибрировать с большей амплитудой, подобно ударным инструментам в гораздо большем масштабе. Исследователи обнаружили фототермические эффекты в полупроводнике MoS 2 нанобарабаны очень эффективны по сравнению с другими гипотетическими наноразмерными устройствами, состоящими из основных полупроводниковых материалов, таких как кремний, благодаря интересным тепловым, оптическим и механическим свойствам атомарно тонкого MoS 2 нанолисты.

Устройства в нанометровом масштабе демонстрируют гигантское параметрическое усиление до 3600 это самый высокий измеренный параметрический коэффициент усиления, известный для всех нано /микромасштабов механические резонаторы сообщается на сегодняшний день. Гигантпараметрическое усиление проистекает из очень тонкой природы устройство . Приборы имеют толщину, сопоставимую с размером атома, что приводит к чрезвычайно высокому параметрическому усилению в крошечном механические устройства .

Высокоэффективное параметрическое усиление может быть адаптировано для обнаружения сверхмалых механических движений. В наноразмерных механических устройствах было сложно найти эффективный метод преобразования сигнала смещения. Он часто подключается к электронным схемам, но сигналы смещения часто накладываются на гораздо больший электрический фон и шум от считывающей электроники. Используя параметрическое усиление, можно сначала усилить сигнал непосредственно в механической области до электрического преобразования, что позволяет нам уменьшить избыточный шум усилителя.

Дополнительным преимуществом параметрического усиления является то, что параметрическое усиление компенсирует внутренние потери энергии резонаторов, что ограничивает механическую вибрацию в очень узкой полосе частот. По сравнению с частотной характеристикой до параметрического усиления, в наноразмерном резонаторе были продемонстрированы коэффициенты сужения ширины линии или полосы пропускания до 180000 что значительно улучшило возможность выбора резонансной частоты. Исследователи объяснили, что узкая ширина линии имеет решающее значение для некоторых приложений, включая создание точных часов, и, таким образом, параметрическое усиление, продемонстрированное в этом исследовании, поможет создать высокопроизводительные устройства синхронизации.

Исследователи твердо убеждены, что эта работа будет представлять широкий и большой интерес и окажет значительное влияние на новые атомно-тонкие материалы и устройства, наноэлектромеханические (NEMS) датчики и приводы, параметрическую работу наноразмер резонаторы и наномеханика. Исследователи также могут ожидать, что при тщательном проектировании и улучшенном инженерном контроле такие крошечные устройства станут мощным подходом и, возможно, новой парадигмой для реализации высокопроизводительных датчиков и других устройств обработки информации как в классической, так и в квантовой инженерии, метрологии. , и другие приложения, где параметрическое усиление сыграют важные роли.

Эта работа официально принята в Обзоры прикладной физики .


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии