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我國首次實現納米機電系統非近鄰模式耦合

時間(jian)：2018-01-31 作(zuo)者：科技日報(bao) 閱讀：3261
    科(ke)(ke)技(ji)日報(bao)合肥1月(yue)30日電 （記者吳長鋒）記者從中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)技(ji)大學(xue)獲(huo)悉，該校郭光燦院士領導(dao)的(de)中(zhong)科(ke)(ke)院量(liang)子(zi)信(xin)息重點實驗(yan)室(shi)在納米機電系統(tong)（NEMS）方(fang)面取得最新進展。該實驗(yan)室(shi)與美國(guo)加州大學(xue)團隊(dui)合作，在研(yan)究(jiu)兩個(ge)石墨烯納米諧(xie)振器的(de)模式耦合過程(cheng)中(zhong)，創新性地引入第(di)三(san)個(ge)諧(xie)振器作為聲子(zi)腔(qiang)模，成功地實現了非近鄰的(de)模式耦合。相關研(yan)究(jiu)成果發表在近日出版的(de)《自然(ran)通訊》上(shang)。
    納米諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)器具有(you)尺寸小、穩定性好、品(pin)質因子高等優點(dian)，是信(xin)息存(cun)儲和操控的(de)(de)優良載體(ti)。為了實(shi)現(xian)不(bu)同諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)模(mo)式(shi)之間的(de)(de)信(xin)息傳(chuan)遞，需要先實(shi)現(xian)模(mo)式(shi)間的(de)(de)可(ke)控耦合(he)。近(jin)(jin)年來，國際上(shang)(shang)不(bu)同研究組(zu)針對同一(yi)諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)器中的(de)(de)不(bu)同諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)模(mo)式(shi)以及(ji)近(jin)(jin)鄰(lin)諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)器之間的(de)(de)模(mo)式(shi)耦合(he)機制(zhi)進(jin)行了深(shen)入研究。然而，對于如何(he)實(shi)現(xian)非近(jin)(jin)鄰(lin)的(de)(de)、可(ke)調(diao)的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)模(mo)式(shi)耦合(he)，國際上(shang)(shang)一(yi)直未見相(xiang)關(guan)報道。
    針(zhen)對這一(yi)難題，研究組設計和(he)(he)制備了(le)三(san)個(ge)串聯的(de)(de)(de)(de)(de)石墨烯(xi)納(na)米諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)，每(mei)個(ge)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)頻率(lv)(lv)可以(yi)通過各(ge)自底部的(de)(de)(de)(de)(de)金屬電極(ji)進行大范圍的(de)(de)(de)(de)(de)調節，因(yin)此只要設定合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)電極(ji)電壓(ya)就可以(yi)實(shi)現(xian)三(san)個(ge)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)(gong)振(zhen)耦(ou)合(he)。研究組首先(xian)測量到(dao)(dao)了(le)兩(liang)(liang)個(ge)近鄰(lin)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)式劈(pi)裂(lie)，證(zheng)明了(le)在(zai)該串聯結(jie)構(gou)中近鄰(lin)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)可以(yi)達到(dao)(dao)強耦(ou)合(he)區間(jian)，這為進一(yi)步探索第(di)一(yi)個(ge)和(he)(he)第(di)三(san)個(ge)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合(he)創(chuang)造了(le)條件。經過實(shi)驗探索，研究組發現(xian)當把中間(jian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)(gong)振(zhen)頻率(lv)(lv)調到(dao)(dao)遠高于（或遠低(di)于）兩(liang)(liang)端諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)(gong)振(zhen)頻率(lv)(lv)時(shi)，兩(liang)(liang)端諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)之間(jian)不(bu)能發生模(mo)式劈(pi)裂(lie)，即二者耦(ou)合(he)強度非常小；但是當中間(jian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)(gong)振(zhen)頻率(lv)(lv)逐(zhu)漸(jian)靠(kao)近兩(liang)(liang)端諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)(gong)振(zhen)頻率(lv)(lv)時(shi)，兩(liang)(liang)端諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)器(qi)逐(zhu)漸(jian)產生模(mo)式劈(pi)裂(lie)，且劈(pi)裂(lie)值逐(zhu)漸(jian)增(zeng)大。
    該實(shi)驗是首次在(zai)納米諧(xie)(xie)振(zhen)器體系中(zhong)實(shi)現諧(xie)(xie)振(zhen)模式的非(fei)近鄰耦合(he)，對于納米機(ji)電諧(xie)(xie)振(zhen)器領(ling)域的發展具(ju)有重要(yao)的推動(dong)意義，并且為將來(lai)在(zai)量子(zi)區間利用聲子(zi)模式進行(xing)信(xin)息的長程(cheng)傳遞創(chuang)造了條件。

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