El mundo de los nanosensores puede ser físicamente pequeño, pero la demanda es grande y creciente, con pocos signos de desaceleración. A medida que los dispositivos electrónicos se hacen más pequeños, su capacidad de proporcionar una detección precisa y basada en chips de propiedades físicas dinámicas como el movimiento se vuelve desafiantedesarrollar.
Un grupo internacional de investigadores ha dado un giro literal a este desafío, demostrando un nuevo resonador optomecánico a nanoescala que puede detectar el movimiento torsional a una sensibilidad cercana al estado de la técnica. Su resonador, en el que combinan la luz, también demuestra torsionalmezcla de frecuencias, una novedosa habilidad para impactar energías ópticas usando movimientos mecánicos. Reportan su trabajo esta semana en el diario letras de física aplicada , de AIP Publishing.
"Con los desarrollos de la nanotecnología, la capacidad de medir y controlar el movimiento de torsión a nanoescala puede proporcionar una herramienta poderosa para explorar la naturaleza", dijo Jianguo Huang de la Universidad Xi'an Jiaotong en China, uno de los autores del trabajo. También esafiliado a la Universidad Tecnológica de Nanyang y al Instituto de Microelectrónica, A * STAR en Singapur ". Presentamos un novedoso diseño de 'haz en la cavidad' en el que un resonador mecánico torsional está incrustado en una cavidad óptica de pista, para demostrar la torsión a nanoescaladetección de movimiento "
La luz ya se ha utilizado de forma algo similar para detectar la flexión mecánica o la "respiración" de los nanomateriales, que generalmente requieren un acoplamiento complejo y sensible a la fuente de luz. Este nuevo enfoque es novedoso no solo en la detección de pares a nanoescala, sino tambiénen su diseño integrado de acoplamiento de luz.
Usando un método de nanofabricación basado en silicio, Huang y su equipo diseñaron el dispositivo para permitir que la luz se acople directamente a través de una rejilla grabada a una configuración de guía de ondas, llamada cavidad de pista de carreras, en la que se sienta el nanoresonador.
"A medida que la luz se acopla a la cavidad de la pista de carreras a través de un acoplador de rejilla, el movimiento torsional mecánico en la cavidad altera la propagación de la luz y cambia [la] potencia de la luz de salida", dijo Huang. "Al detectar la pequeña variación de la luz de salida, los movimientos torsionales se pueden medir "
Más allá de la simple detección de pares en sus brazos de palanca de longitud de micras, los resonadores también pueden afectar las propiedades ópticas resultantes de la señal incidente. La frecuencia torsional del sistema mecánico se mezcla con las señales ópticas moduladas.
"La parte más sorprendente es que cuando modulamos la luz de entrada, podemos observar la mezcla de frecuencia", dijo Huang. "Es emocionante para la mezcla de frecuencia, ya que solo se ha demostrado antes con los modos de flexión o respiración. Este es elprimera demostración de la mezcla de frecuencia torsional, que puede tener implicaciones para la modulación de la señal de RF en el chip, como los receptores superheterodinos que utilizan resonadores mecánicos ópticos ".
Esto es solo el comienzo para usos potenciales de nanosensores basados en torque. Teóricamente, hay varios trucos de frecuencia que estos dispositivos podrían jugar para el procesamiento de señales y aplicaciones de detección.
"Continuaremos explorando caracteres únicos de este sensor optomecánico de torsión e intentaremos demostrar fenómenos novedosos, como la inferencia del acoplamiento optomecánico dispersivo y disipativo escondido detrás de la detección", dijo Huang. "Para materiales de ingeniería, magnéticos o eléctricamente sensiblesse puede recubrir en la superficie de los rayos torsionales para detectar pequeñas variaciones de los campos físicos, como los campos magnéticos o eléctricos para servir como sensores multifuncionales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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