Forskare vid Lancaster University och University of Oxford har skapat en nanoelektronisk krets som vibrerar utan någon yttre kraft.

Med en liten hängande tråd, som liknar en vibrerande gitarrsträng, deras experiment visar hur en enkel nano-enhet kan generera rörelse direkt från en elektrisk ström. Forskningen har publicerats i Naturfysik .

För att skapa enheten, forskarna tog ett kolnanorör, som är tråd med en diameter på cirka 3 nanometer, ungefär 100, 000 gånger tunnare än en gitarrsträng. De monterade den på metallstöd i varje ände, och kylde den sedan till en temperatur på 0,02 grader över absolut noll. Den centrala delen av tråden var fri att vibrera, som forskarna kunde upptäcka genom att leda en ström genom den och mäta en förändring i det elektriska motståndet.

Precis som en gitarrsträng vibrerar när den plockas, tråden vibrerar när den tvingas i rörelse av en oscillerande spänning. Detta var precis som forskarna förväntade sig.

Överraskningen kom när de upprepade experimentet utan tvingande spänning. Under rätt förutsättningar, tråden svängde av sig själv.

Nano-gitarrsträngen spelade sig själv.

Huvudforskaren Dr Edward Laird vid Lancaster University sa:"Det tog oss ett tag att ta reda på vad som orsakade vibrationerna, men vi förstod till slut. I en så liten enhet, det är viktigt att en elektrisk ström består av enskilda elektroner. Elektronerna hoppar en efter en på tråden, var och en ger den en liten knuff. Vanligtvis är dessa knuffar slumpmässiga, men vi insåg att när du kontrollerar parametrarna helt rätt, de kommer att synkronisera och generera en oscillation. "

Så vilken ton spelar nano-gitarren?

"Nanoröret är mycket tunnare än en gitarrsträng, så det svänger med mycket högre frekvens – långt in i ultraljudsområdet så att ingen människa skulle kunna höra det.

"Dock, vi kan fortfarande tilldela den en lapp. Dess frekvens är 231 miljoner hertz, vilket betyder att det är en A-sträng, tonhöjd 21 oktaver över standardstämning."

Nano-oscillatorn kan användas för att förstärka små krafter, som i nya mikroskop, eller för att mäta viskositeten hos exotiska kvantvätskor. Dessa experiment kommer att genomföras i ett nytt laboratorium som Dr. Laird håller på att inrätta på fysikavdelningen i Lancaster, stöds av ett bidrag på 2,7 miljoner euro från Europeiska unionen.