У всей системы, не больше, чем эритроцит, есть бесчисленное технологическое применение. Это предлагает новые способы миниатюризировать механические генераторы, улучшить системы связи, которые зависят от модуляции света, существенно усиливают чрезвычайно слабые механические и электрические сигналы и создают изящно чувствительные датчики для крошечных движений наночастиц.
Исследователи NIST Брайан Роксуорти и Владимир Аксюк описали свою работу в недавней проблеме Optica.Устройство состоит из золотой наночастицы, приблизительно 100 миллимикронов в диаметре, включенном в крошечную консоль – миниатюрный трамплин для прыжков – сделанный из кремния азотирует. Воздушный зазор находится зажатый между этими компонентами и основной золотой посудой; шириной промежутка контролирует электростатический привод головок – тонкий золотой фильм, который сидит на консоли и изгибах к пластине, когда напряжение применено. Наночастица действует как единственная плазмонная структура, у которой есть естественная, или резонансная, частота, которая меняется в зависимости от размера промежутка, так же, как настройка струны гитары изменяет частоту, на которой отражается последовательность.
Когда источник света, в этом свете лазера случая, сияет на системе, это заставляет электроны в резонаторе колебаться, повышая температуру резонатора. Это готовит почву для сложного обмена между светом, теплом и механическими колебаниями в PMO, обеспечивая систему несколькими ключевыми свойствами.Применяя маленькое напряжение постоянного тока к электростатическому приводу головок, который сжимает закрытый промежуток, Roxworthy и Aksyuk изменили оптическую частоту, на которой вибрирует резонатор, и интенсивность лазера освещают систему, размышляет.
Такое optomechanical сцепление очень желательно, потому что оно может смодулировать и управлять потоком света на кремниевых чипах и сформировать распространение лучей света, едущих в свободном пространстве.Вторая собственность касается тепла, выработанного резонатором, когда это поглощает лазерный свет. Тепло заставляет тонкий золотой привод головок фильма расширяться. Расширение сокращает разрыв, уменьшая частоту, на которой вибрирует вложенный резонатор.
С другой стороны, когда температура уменьшается, контракты привода головок, расширяя промежуток и увеличивая частоту резонатора.Кардинально, сила, проявленная приводом головок всегда, пинает консоль в том же самом направлении, в котором уже едет консоль. Если свет лазера инцидента достаточно силен, эти удары заставляют консоль подвергаться самоподдерживающимся колебаниям с амплитудами тысячи времен, больше, чем колебания устройства из-за вибрации его собственных атомов при комнатной температуре.
«Это – первый раз, когда единственный плазмонный резонатор с размерами, меньшими, чем видимый свет, как показывали, произвел такие самоподдерживающиеся колебания механического устройства», сказал Роксуорти.Впервые команда также продемонстрировала, что, если электростатический привод головок обеспечивает маленькую механическую силу PMO, который варьируется вовремя, в то время как система подвергается этим самоподдерживающимся колебаниям, PMO может захватить на тот крошечный переменный сигнал и значительно усилить его.
Исследователи показали, что их устройство может усилить слабый сигнал от соседней системы, даже когда амплитуда того сигнала – всего десять trillionths метра. Та способность могла перевести на значительные улучшения обнаружения маленьких колеблющихся сигналов, говорит Роксуорти.