Un schéma de deux optiquement couplés, oscillateurs micromécaniques. Chacun se compose de membranes en nitrure de silicium réglées sur une oscillation "clapotante" par la force de la lumière. Cette force légère couple le mouvement mécanique des oscillateurs en tunnel à travers le petit espace entre eux, ce qui conduit finalement à leur synchronisation. Crédit :Mian Zhang/Cornell Nanophotonics Group
(Phys.org)—Les phénomènes de synchronisation sont partout dans le monde physique—des rythmes circadiens aux horloges à pendule côte à côte couplées mécaniquement par des vibrations dans le mur. Les chercheurs ont maintenant démontré la synchronisation à l'échelle nanométrique, en utilisant uniquement la lumière, pas la mécanique.
Deux minuscules oscillateurs mécaniques, suspendu à quelques nanomètres l'un de l'autre, peuvent se parler et se synchroniser au moyen de rien d'autre que de la lumière, selon une nouvelle étude publiée le 5 décembre dans Lettres d'examen physique .
Le travail est une collaboration entre les groupes de recherche de Michal Lipson, professeur agrégé de génie électrique et informatique, et Paul McEuen, le professeur de physique Goldwin Smith, tous deux membres de l'Institut Kavli de Cornell pour la science à l'échelle nanométrique. L'étude est présentée sur la couverture du journal et en tant que "suggestion des éditeurs, " et le premier auteur de l'article est Mian Zhang, un étudiant diplômé dans le domaine de la physique appliquée et de l'ingénierie.
Le groupe de Lipson avait précédemment établi que les propriétés optiques d'une structure de nitrure de silicium à l'échelle nanométrique peuvent être manipulées avec la lumière. Zhang et ses collègues ont poussé cette découverte un peu plus loin en démontrant que deux oscillateurs micromécaniques distincts placés dans le vide, chacun d'une largeur de cheveux en diamètre et espacés de 400 nanomètres, peut être synchronisé à la fois en phase et en fréquence grâce à un couplage médié uniquement par un champ de rayonnement optique.
Les chercheurs ont démontré l'activation et la désactivation de ce couplage ainsi que le réglage de leurs fréquences, grâce aux techniques de microphotonique éprouvées qui contrôlent le champ de rayonnement optique, dit Zhang.
La robustesse de ce phénomène pourrait signifier une multitude de nouvelles capacités photoniques à l'échelle nanométrique, disent les chercheurs. Par exemple, ils pourraient être utilisés dans des réseaux d'oscillateurs accordés pour la détection, traitement du signal et circuits intégrés à l'échelle nanométrique.
Le travail a été financé en partie par le Center for Nanoscale Systems, une recherche et un stage en enseignement supérieur intégratif, et l'installation scientifique et technologique Cornell NanoScale, qui sont tous soutenus par la National Science Foundation.
