La plupart des résonateurs mécaniques amortissent (ralentissent) de manière linéaire bien comprise, mais les travaux novateurs du professeur Adrian Bachtold et de son groupe de recherche à l'Institut catalan de nanotechnologie ont montré que les résonateurs formés à partir de nanotubes de graphène et de carbone présentent un amortissement non linéaire, ouvrant des possibilités passionnantes pour les détecteurs super-sensibles de force ou de masse.

Dans un article à paraître dans Nature Nanotechnologie , Le professeur Bachtold et ses co-chercheurs décrivent comment ils ont formé des résonateurs à l'échelle nanométrique en suspendant de minuscules feuilles de graphène ou des nanotubes de carbone et en les fixant à chaque extrémité. Ces appareils, semblable aux cordes de guitare, peut être réglé pour vibrer à des fréquences très spécifiques.

Dans tous les résonateurs mécaniques étudiés à ce jour, des gros objets de plusieurs mètres jusqu'aux minuscules composants de quelques dizaines de nanomètres de longueur, On a toujours observé que l'amortissement se produisait d'une manière hautement prévisible, manière linéaire. Cependant, les recherches du professeur Bachtold démontrent que ce paradigme d'amortissement linéaire s'effondre pour les résonateurs avec des dimensions critiques à l'échelle atomique. D'une importance particulière, ils ont montré que l'amortissement est fortement non linéaire pour les résonateurs à base de nanotubes et de graphène, une caractéristique qui facilite l'amplification des signaux et des améliorations spectaculaires de la sensibilité.

La découverte a des conséquences profondes. L'amortissement est au cœur de la physique des résonateurs nanoélectromécaniques, au cœur des expériences quantiques et sensorielles. Par conséquent, de nombreuses prédictions qui ont été faites pour les dispositifs électromécaniques à l'échelle nanométrique doivent maintenant être revues lors de l'examen des résonateurs à nanotubes et au graphène.

Cette nouvelle compréhension de la dynamique des résonateurs à l'échelle nanométrique permettra également d'améliorer considérablement les performances de nombreux dispositifs. Le groupe du professeur Bachtold a déjà atteint un nouveau record de facteur de qualité pour les résonateurs au graphène et la détection de force ultra-faible avec un résonateur à nanotubes.

Le travail est particulièrement opportun car un nombre croissant de groupes de recherche à travers le monde avec des antécédents divers choisissent d'étudier les résonateurs nanotube/graphène, qui ont un certain nombre de propriétés utiles uniques.