NEMPA-enhet och elektriskt inställbara resonanslägen. Kredit:ZHANG Qinghang
Foniska kristaller (PnC) är konstgjorda strukturella kompositer med periodisk modulering av elastiska parametrar, och de kan reglera utbredningen av ljudvågor. Enheter med olika geometriska parametrar har gjorts för att reglera fononbandstrukturen. Hur man uppnår fältjustering av bandstrukturen är dock fortfarande en utmaning.
I en studie publicerad i Nano Letters , ett forskarlag ledd av professor Guo Guoping och prof. Song Xiangxiang från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin demonstrerade experimentellt en grafenbaserad nanoelectromechanical periodic array (NEMPA) med vilken forskarna insåg en stort antal kvasi-kontinuerliga resonanslägen över ett stort avstämbart frekvensområde.
Grafen är ett relativt elastiskt tvådimensionellt material med mekaniska egenskaper som liknar en tunn film. Dessutom gör den goda ledningsförmågan hos grafen det möjligt för pålagt elektriskt fält att sträcka ut grafenflingan och modifiera dess töjning, vilket ändrar dess vibrationsfrekvens under denna process. Därför är den största fördelen med grafen att dess resonansfrekvens kan ställas in elektriskt.
Forskarna etsade först den enhetliga periodiska uppsättningen av cylindriska nanopelare på substratet och förberedde sedan elektroderna genom mikronanotillverkning. Slutligen överförde de grafen med lämplig tjocklek till den förberedda strukturen och realiserade den tvådimensionella grafenbaserade NEMPA-enheten.
Forskarna fann att enheten uppvisade ett stort antal kvasi-kontinuerliga resonanslägen i ett mycket stort frekvensområde och att frekvensen kan justeras av nätspänningen. Det första försöket att applicera grafen i en tvådimensionell array för att bilda PnCs ger en avstämbar resonanseffekt i stort område, vilket förebådar möjligheterna att använda andra material för PnC-bildning.
Den här studien gav en lovande plattform för att studera PnCs baserade på tvådimensionella material och deras heterostrukturer. "Vi skulle vilja utforska andra fenomen i material förutom grafen, och vi kommer att designa andra geometriska strukturer som olika arrangemang av nanopelarmatriser", säger prof. Song. + Utforska vidare
