研究人員展示了具有可調(diào)頻率的基于石墨烯的納米機(jī)電周期性陣列
聲子晶體(PnCs)是具有彈性參數(shù)周期性調(diào)制的人造結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，它們能夠調(diào)節(jié)聲波的傳播。已經(jīng)制造出具有不同幾何參數(shù)的裝置來調(diào)節(jié)聲子帶結(jié)構(gòu)。然而，如何實(shí)現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)的場調(diào)整仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
在發(fā)表在《 納米快報(bào)》上的一項(xiàng)研究中，由中國科學(xué)院中國科技大學(xué)(USTC)郭國平教授和宋湘祥教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過實(shí)驗(yàn)證明了基于石墨烯的納米機(jī)電周期陣列(NEMPA) ) 研究人員在一個(gè)大的可調(diào)頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大量的準(zhǔn)連續(xù)共振模式。
石墨烯是一種相對(duì)彈性的二維材料，其機(jī)械性能類似于薄膜。此外，石墨烯良好的導(dǎo)電性使得施加電場可以拉伸石墨烯薄片并改變其應(yīng)變，在此過程中改變其振動(dòng)頻率。因此，石墨烯的最大優(yōu)勢在于其諧振頻率可以進(jìn)行電調(diào)諧。
研究人員首先在基板上蝕刻出圓柱形納米柱的均勻周期性陣列，然后通過微納制造制備電極。最后，他們將適當(dāng)厚度的石墨烯轉(zhuǎn)移到制備的結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)了二維石墨烯基NEMPA器件。
研究人員發(fā)現(xiàn)，該裝置在非常大的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出大量的準(zhǔn)連續(xù)諧振模式，并且頻率可以通過電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一次在二維陣列中應(yīng)用石墨烯形成 PnCs 的試驗(yàn)產(chǎn)生了廣域可調(diào)共振效應(yīng)，預(yù)示著使用其他材料形成 PnCs 的可能性。
該 研究為研究基于二維材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的 PnCs 提供了一個(gè)有前景的平臺(tái)。“除了石墨烯之外，我們還想探索材料中的其他現(xiàn)象，我們將設(shè)計(jì)其他幾何結(jié)構(gòu)，例如納米柱陣列的不同排列，”宋教授說。
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