中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊教授郭國平、副研究員宋驤驤等人與蘇州大學(xué)教授Joel Moser及本源量子計算有限公司合作，實現(xiàn)了基于石墨烯的可滑動納米機電諧振器。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。

郭國平研究組在前期研究工作中，發(fā)展出了一套預(yù)先刻蝕襯底、制備電極再轉(zhuǎn)移石墨烯的納米機電諧振器制備方式。在這樣制備的器件中，石墨烯可以在支撐電極上滑動。研究團隊發(fā)現(xiàn)，器件諧振頻率隨著柵壓的往返調(diào)節(jié)展現(xiàn)出頻率回滯環(huán)，環(huán)的大小受柵壓變化范圍和掃描速度的調(diào)制。這表明，器件諧振頻率不僅依賴于施加?xùn)艍旱拇笮?，也與柵壓的施加方式有關(guān)。

為了解釋這一新奇實驗結(jié)果，研究團隊提出了可滑動納米機械振子模型：一方面，增加?xùn)艍禾岣吡耸┲械膽?yīng)力，使諧振頻率上升；另一方面，在柵壓產(chǎn)生的靜電力作用下，石墨烯在固定點處發(fā)生了滑動，使懸浮部分長度增加，降低諧振頻率。這兩種機制的競爭導(dǎo)致了頻率環(huán)的出現(xiàn)。利用這一模型進行理論計算，研究團隊很好復(fù)現(xiàn)了實驗結(jié)果。

研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，頻率環(huán)的面積與滑動過程中因摩擦所導(dǎo)致的能量損耗成正比，并據(jù)此估算了石墨烯與電極金屬之間的摩擦耗散，與其他小組在掃描探針實驗中測得的結(jié)果一致。這一結(jié)果表明，可滑動納米機電諧振器可以為納米摩擦力學(xué)研究提供新的研究方法和平臺。

正如中國古琴、印度西塔琴、日本三味線等東方樂器，它們獨特的音色來源于琴弦振動時固定點的含時變化。在納米尺度的可滑動納米機電諧振器中，滑動所引入的含時邊界條件將極大豐富器件的振動性質(zhì)，提供全新的器件力學(xué)性能調(diào)控手段。這一研究結(jié)果展示了在納米尺度上實現(xiàn)新型固定方式的可能。（見習(xí)記者王敏）