Учеными из США создан настраиваемый наномеханический резонатор, использующий пьезоэлектрический эффект, способный преобразовывать электрическую энергию в механическую с высокой степенью эффективности.

Наномеханический осциллятор кардинально отличается от других НЭМС-осцилляторов принципом действия, и, как говорят исследователи, благодаря этим отличиям он может использоваться в составе наномеханических массивов химических сенсоров. Кроме этого, осциллятор может стать основой логических ключей и наномеханических ячеек памяти.

Большая часть исследований в области наномеханических осцилляторов направлена на трансформирование их механических колебаний в электрические импульсы. Однако ученые из Калифорнийского Технологического Института (California Institute of Technology) во главе с Сотирисом Машманидисом (Sotiris Masmanidis) работали в противоположном направлении – они исследовали пьезоэлектрический эффект для того, чтобы эффективно преобразовывать электрические колебания в наномеханические напряжения, действующие на осциллятор.

Рис. 1. Кантилевер из арсенида галлия (GaAs)

Конструктивно осциллятор представляет собой диод на основе арсенида галлия (GaAs) толщиной 200 нанометров. С помощью специальных методов нанопроизводства ученые придали диоду вид осциллятора – тонкой вытянутой полоски, закрепленной консольно с одной стороны. Применяя небольшое по амплитуде переменное напряжение к диоду, Машманилдис и его коллеги наблюдали колебания устройства.

При этом, изменяя частоту напряжения, им удалось добиться механического резонирования осциллятора. Экспериментируя с осциллятором, ученые установили интересный эффект: при подаче постоянного напряжения на саму консоль осциллятора, можно добиться его точной частотной настройки.

Точная настройка частот НЭМС-резонатора будет крайне полезна в различных молекулярных наносенсорах и отдельных частях нанокомпьютерной техники.

Однако, как говорят ученые, дальнейшая миниатюризация осциллятора довольно сложное дело, так как его толщина напрямую зависит от толщины самого диода. Поэтому в следующих экспериментах ученые выберут в качестве основы нитрид алюминия, который отличается более высокими электрическими и механическими характеристиками, чем арсенид галлия.

Свидиненко Юрий