Hyperspectral electromechanical imaging at the nanoscale: Dynamical backaction, dissipation and quantum fluctuations
本文提出一种扫描纳米机械噪声显微平台，通过热反作用模型揭示单缺陷纳米线结构、热响应、耗散与涨落的关联，发现缺陷作为单涨落中心在电子束激发下产生由量子涨落主导的远离平衡振动状态。
2024-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Plasmon mode modifies the elastic response of a nanoscale charge density wave system
研究了悬浮NbSe 3纳米线在电荷密度波相变过程中的弹性响应。共振器的纳米尺度导致大的共振频率（10-100 MHz），使激发的声子频率非常接近电子凝聚体的等离子体模式-在体系统中不可访问的参数窗口。声子和等离子体激元模式之间的相互作用强烈地改变了高频下的弹性性质。这在系统的纳米力学中表现为电荷密度波相位中的弹性模量的温度依赖性（12.8%的相对变化）中的尖峰。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantitative Electromechanical Atomic Force Microscopy
在纳米尺度上探测材料机电功能的能力对于从能量存储和计算到生物学和医学的应用至关重要。电压调制原子力显微镜（VM-AFM）已成为一个支柱的表征工具，调查这些材料，由于其前所未有的能力，局部探测机电响应材料的空间分辨率从微米到纳米。然而，随着VM-AFM技术的广泛普及，如压电响应力显微镜（PFM）和电化学应变显微镜（ESM），纳米级机电功能，包括滞后，在材料中，应该是不能表现出压电或铁电性的报告已经上升。对意外纳米级现象的起源的解释包括新的材料性质、表面介导的偏振变化和/或在体测量中不存在的空间分辨行为。与此同时，众所周知，VM-AFM测量容易受到多种形式的串扰的影响，尽管AFM社区做出了努力，但消除这种串扰的全球方法仍然难以捉摸。在这项工作中，我们开发了一种方法，可以很容易地证明滞后（即假铁电）的样品和悬臂梁体之间的长程相互作用的存在。这种方法应该很容易实现在任何VM-AFM测量。然后，我们继续使用干涉仪来展示完全定量和可重复的纳米机电表征。这些定量测量对于包括MEMS致动器和传感器、忆阻器、能量存储和存储器在内的各种设备至关重要。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D Nanoscale Electromechanical Imaging with Interferometric Atomic Force Microscopy
针对AFM力测量多局限于一维或二维且三维测量流程复杂的问题，提出一种精确干涉方法，可量化AFM针尖对局部力的完整三维响应，简化角分辨PFM技术，为基于AFM的力学测量提供通用框架。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall
Electromechanical properties of suspended Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带呈现出从半导体到半金属的多种电子性质，这取决于它们的几何形状、尺寸和化学组成。在这里，我们提出了一个路线，通过外部施加的机械变形来控制这些属性。使用最先进的密度泛函理论计算结合经典弹性理论的考虑，我们发现一个显着的杨氏模量值为~7 TPa的超窄石墨烯条和一个显着的机电响应弯曲和扭转变形。鉴于目前在纳米级石墨烯衍生物合成方面的进展，我们的预测可以通过实验验证，为基于超窄石墨烯纳米带的微型机电传感器和器件的设计和制造开辟了道路。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Charge-Density-Wave puddles in 2$H$-NbSe$_2$
University of Technology, Dresden（德累斯顿工业大学）
研究揭示了2$H$-NbSe$_2$中电荷密度波puddles的动力学，发现Fano耦合声子-CDW混合物的形成，为新型范德瓦尔器件设计提供关键 insight。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Time-Resolved Open-Circuit Conductive Atomic Force Microscopy for Quantitative Analysis of Nanowire Piezoelectricity and Triboelectricity
压电纳米线由于其在纳米尺度上的优异性能，在传感、驱动和能量收集等方面具有广阔的应用前景。然而，纳米材料中压电性的定量表征是具有挑战性的，由于实际的限制和额外的机电现象，如摩擦电和压电效应的发病。在这里，我们提出了一个开路导电原子力显微镜（cAFM）的方法定量提取的轴向压电系数的纳米线。我们表明，无论是理论上和实验上，标准的短路cAFM模式是不够的纳米线的压电特性，这种测量是由竞争机制。我们引入了另一种开路配置，并采用时间分辨的机电测量，提取压电系数。这种方法被应用到GaAs，一种重要的半导体，具有相对较低的压电系数。对GaAs，~0.4-1 pm/V，得到的结果与现有的知识和理论很好地一致。我们的方法代表了一个显着的进步，在理解共存的不同的机电效应，并在定量压电纳米表征。简单的实现将使更好地理解纳米尺度的机电学。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
CDW slips and giant frictional dissipation peaks at the NbSe$_2$ surface
访问、控制和理解纳米尺度的摩擦和耗散是纳米技术中的一个关键问题，其中移动元件是核心。最近，超灵敏的非接触摆原子力显微镜（AFM）成功地检测到由Nb超导性的开始引起的电子摩擦下降，提高了希望，从电子组织到不同的集体现象所产生的更广泛的机械耗散机制将通过这种非常规的表面探针变得可访问。其中，电荷密度波（CDW）的驱动相位动力学作为耗散源是一个突出的挑战。在这里，我们报告了一个惊人的多重原子力显微镜耗散峰在纳米距离以上的表面的NbSe $_2$ -层状化合物表现出不相称的CDW。每个峰出现在一个良好定义的尖端表面相互作用力的顺序为nN，并持续到T= 70 K，其中CDW短程顺序是已知的消失。提出了一个理论模型，表明该峰连接到尖端引起的本地2 $π$ CDW相位滑移。在尖端的吸引势作用下，局部CDW表面相连续变形，直到在不同的局部相值之间发生一系列的2次$π$跳跃.当尖端来回振荡时，每个滑移引起滞后循环，出现在选定的距离处，耗散对应于NbSe $_2$的表面CDW相中的局部滑移的“泵送”进出。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric or non-ferroelectric: why so many materials exhibit ferroelectricity on the nanoscale
半个多世纪以来，铁电材料一直是凝聚态物理和材料科学的研究热点之一。在过去的20年里，电压调制扫描探针显微镜技术的发展，例如压电响应力显微镜（PFM）和相关的时间和电压光谱，开辟了一条途径，探索这些材料在一位数的纳米水平。因此，畴结构，壁和极化动力学现在可以在真实空间中成像。更一般地说，PFM允许研究从离子到生物系统的各种材料中的机电耦合。也可以预期，最近的诺贝尔奖在分子机电机器将导致快速增长的兴趣在PFM作为一种方法来探测其行为的单个设备和设备组装水平。然而，PFM的广泛引入也导致了越来越多的关于几乎无处不在的铁电现象的报道，包括在大块非铁电材料中的剩余极性状态和机电磁滞回线，或者在尺寸效应预计会抑制铁电性的情况下。虽然在某些情况下，可以提出合理的物理机制，但无论材料系统如何，观察到的行为都有显着的相似性。在这篇综述中，我们总结了PFM的基本原理，简要讨论了铁电表面的特点突出的PFM成像和光谱学，并总结了现有的报告在非经典铁电材料的铁电响应。我们进一步讨论了观察到的行为背后的可能机制，以及可能的实验策略来识别它们。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interferometric Imaging of Nonlocal Electromechanical Power Transduction in Ferroelectric Domains
弹性波的电产生和检测是声电子和声光系统的基础。对于表面声波器件、微/纳机电系统和声子晶体，定制材料性质（例如压电和弹性张量）的空间变化可以显著改善系统性能。由于固体中的声速比光速小得多，因此需要在介观长度尺度上研究各种电声行为。在这项工作中，我们展示了在铁电锂铁电畴结构的机电功率转换的微波阻抗显微镜干涉成像。与传统的驻波图案所造成的叠加的反向传播的波形成鲜明对比，建设性和破坏性的微波耗散图像条纹表现出一个有趣的单波长周期性。我们表明，这种不寻常的干涉图案，这是从根本上不同于声学位移场，源于电场和弹性波之间的非局部相互作用。数值模拟结果证实了考虑到相反极化域的压电张量的符号反转。我们的工作为通过近场电磁成像探测复杂结构中的纳米级电声现象铺平了新的途径。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Impact of transduction scaling laws on nanoelectromechanical systems
我们研究了纳米机电致动器中的机电转换，并表明，在缩放的电气和机械效应的差异导致一个整体的非平凡的缩放行为。特别是，以前被忽视的边缘场大大增加了电力和提高纳米致动器的稳定性。这表明静电学对机电系统的缩小没有任何限制，事实上，在几个方面，纳米系统优于它们的微米级对应物。作为一个具体的例子，我们考虑平面内驱动的石墨烯板，并表明，由几层石墨烯组成的设备是可行的，这意味着机电谐振器的工作频率超过40 GHz是可能的，目前可用的技术。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of converse flexoelectric effect in topological semimetals
本研究在中心对称拓扑半金属(V,Mo)Te2中观测到交流电流诱导的巨大弹性形变，并将其归因于Berry相驱动的逆挠曲电效应，为纳米机电传感与能量收集提供新途径。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chaos enables the emergence of randomness in deterministic physical systems. Therefore it can be exploited for the conception of true random number generators (RNG) mandatory in classical cryptography applications. Meanwhile, nanomechanical oscillators, at the core of many on-board functionalities such as sensing, reveal as excellent candidates to behave chaotically. This is made possible thanks to intrinsic mechanical nonlinearities emerging at the nanoscale. Here we present a platform gathering a nanomechanical oscillator and its integrated capacitive actuation. Using a modulation of the res…
2022-04-28 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.app-ph
Charge density wave surface phase slips and non-contact nanofriction
电荷密度波（CDW）脱钉和滑动引起的体电损耗是一个经典的课题。我们提出了一种新的本地，纳米级的机制，描述发生的机械耗散峰的动力学的原子力显微镜针尖振荡以上的CDW材料的表面。局部表面2 $π$滑动的CDW相预测发生引起的机械滞后和大耗散在离散的尖端表面距离。我们的静态和动态数值模拟的结果被认为是相关的NbSe $_2$最近的实验，其他候选系统中，类似的效果应该是观察到的也进行了讨论。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall
Non-contact dissipation on the surface of charge density wave materials
电荷密度波（CDW）脱钉和滑动引起的体电损耗是一个经典的课题。我们提出了一种新的本地，纳米级的机制，描述发生的机械耗散峰的动力学的原子力显微镜针尖振荡以上的CDW材料的表面。局部表面2 $π$滑动的CDW相预测发生引起的机械滞后和大耗散在离散的尖端表面距离。我们的静态和动态数值模拟结果被认为与最近在NbSe $_2$上进行的实验相关;还讨论了应该观察到类似效应的其他候选系统。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall
Phase transitions on the surface of a carbon nanotube
悬浮的碳纳米管可以作为纳米级谐振器，具有显着的机电性能和在单原子水平上检测其表面吸附的能力。了解纳米管和其他石墨材料上的吸附是许多传感和存储应用的关键。在这里，我们表明，纳米管谐振器提供了一个强大的新手段，调查碳上的吸附的基本方面，包括吸附物质的集体行为及其耦合到衬底电子。通过监测在惰性气体的存在下的振动共振频率，我们观察到的圆柱形表面上的单分子膜的形成和这些单分子膜内的相变，并同时修改的电导。单层观测也表明了研究圆柱几何中物质基本行为的可能性。
2009-09-03 cond-mat.mes-hall
Accurate Vertical Nanoelectromechanical Measurements
本研究针对纳米机电测量中的串扰精度限制问题，在PPLN上同时开展IDS与OBD的亚共振PFM测量，对比发现二者盲点位置与振幅幅值均存在显著差异，为复杂异质样品的精准测量提供参考。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deployable Nanoelectromechanical Bound States in the Continuum Enabled by GHz Lamb Wave Phononic Crystals on LiNbO3 Thin Films
Nanjing University（南京大学）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Nanjing University（南京大学江苏省人工功能材料重点实验室）
本文提出在LiNbO3薄膜上利用GHz Lamb波声子晶体实现可部署纳米机电连续体束缚态，通过打破对称性实现高Q特性，为芯片集成BIC提供新途径。
2025-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
