Piezoresistive Properties of Suspended Graphene Membranes under Uniaxial and Biaxial Strain in Nanoelectromechanical Pressure Sensors
石墨烯膜由于其极薄而在纳米机电装置中充当高灵敏度换能器。之前，压阻效应已经在石墨烯中使用石墨烯中的单轴应变进行了实验验证。在这里，我们报告的实验和理论数据的单轴和双轴压阻性能的悬浮石墨烯膜应用于压阻式压力传感器。利用线性化的玻尔兹曼输运方程的详细模型准确地描述了应变石墨烯中的载流子密度和迁移率，从而精确地描述了规范因子。的规范因子被发现是几乎独立的掺杂浓度和石墨烯薄膜的结晶取向。这些调查提供了更深入的了解石墨烯膜的压阻行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Superfluid $^4$He as a rigorous test bench for different damping models in nanoelectromechanical resonators
我们已经使用纳米机电谐振器探测超流$^4$他在不同的温度制度，跨越四个数量级的阻尼。这些制度的特点是由机制，提供了主导贡献的阻尼和共振频率的偏移：隧道两个级别的系统在最低的温度，弹道声子和rotons在几百mK，和层流阻力在两个流体制度低于超流转变温度以及在正常的流体。将纳米机电谐振器浸没在流体中显著增加了它们的有效质量，降低了它们的谐振频率。无耗散超流提供了一种独特的可能性，可以在原位显着改变机械谐振频率，从而可以对机械谐振器中的不同阻尼模型进行严格测试。我们应用这种方法来表征隧穿两个层次的系统损耗和磁动阻尼的设备。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoelectromechanical resonators for detection of modulated terahertz radiation
提出并分析了基于石墨烯机械浮栅场效应晶体管的调制太赫兹辐射探测器。入射辐射的太赫兹分量在石墨烯层（GLs）中诱导等离子体振荡的共振激发。GL之间的有质动力的整流分量引起顶部GL的谐振机械摆动，导致漏极电流振荡。为了估计器件的响应度，我们求解了石墨烯中控制等离子体波响应的电子和空穴的流体动力学方程，以及描述石墨烯膜振荡的方程。组合的等离子体机械共振将电流幅度提高了四个数量级。使用石墨烯作为弹性栅极和导电沟道的材料允许在宽范围内对两个谐振频率进行电压调谐。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional magnetic nanoelectromechanical resonators
二维（2D）层状材料具有出色的机械，电子和光学性能，使其成为纳米机电应用的理想材料。最近发现的2D磁性材料的承诺，一类新的磁活性纳米机电系统（NEMS）。在这里，我们展示了由2D CrI3制成的谐振器，其机械谐振取决于材料的磁状态。我们通过测量平行和垂直于易磁化轴的磁场下共振频率的场依赖性，分别量化交换和各向异性磁致伸缩的底层效应。此外，我们表现出有效的应变调谐的磁性在2D CrI3作为结果的逆磁致伸缩效应使用NEMS平台。我们的研究结果为二维层状磁性材料的磁性和磁性相变的机械检测奠定了基础。新的磁性NEMS也可以在磁致动和传感中找到应用。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of qubit-oscillator entanglement in nanoelectromechanical systems
过去几年的实验表明，有可能使纳米机械谐振器和超导量子比特接近量子体系，并以接近海森堡不确定性极限的精度测量它们的属性。因此，我们将在纳米机械系统中经常看到真正的量子效应，这只是一个时间问题。量子力学的标志之一是纠缠态的存在。我们提出了一个现实的情况下，使其有可能检测纠缠的机械谐振器和量子位在纳机电设置。检测方案仅涉及耦合到振荡器和量子位的原子点接触的标准电流和噪声测量。这种设置可以允许第一次观察固态连续和离散量子系统之间的纠缠。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Mode Coupling and Internal Resonances in MoS2 Nanoelectromechanical System
原子厚度的二维层状材料由于其优异的力学性能和极低的质量密度而成为纳米机电系统（NEMS）的新型材料。其中，石墨烯已成为纳米机械谐振器的首选材料。然而，最近对2D硫族化合物的兴趣也刺激了对使用诸如MoS2的材料用于NEMS应用的研究。随着使用这些材料制造的器件的尺寸缩小到原子级薄膜，应变和非线性效应变得重要。对非线性效应的清晰理解和操纵它们的能力对于下一代传感器至关重要。在这里，我们报告的所有电驱动和检测的几层二硫化钼谐振器。电检测多个模式并将模式驱动到非线性区域的能力使我们能够探测各种振动模式之间的非线性耦合。我们的设备中的模式耦合足够强，可以检测到三种不同的内部共振。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall
Non-volatile rewritable frequency tuning of a nanoelectromechanical resonator using photoinduced doping
调谐谐振元件的频率在宏观世界（例如在调谐乐器时）和纳米尺度上都是至关重要的。特别地，精确控制隔离式纳米机电谐振器（NEMS）的谐振频率已经实现了诸如可调谐机械滤波和混频的创新以及诸如鲁棒定时振荡器的商业技术。与电子设备类似，NEMS的潜力在构建成大规模阵列时会增长。这种阵列已经实现了中性粒子质谱，并已被提议用于传统模拟电子学以及纳米机械信息技术（如存储器，逻辑和计算）的超低功耗替代品。这些应用的一个基本挑战是精确调谐阵列中所有谐振器的振动频率和耦合，因为当器件密集封装时，传统的调谐方法（如图案化静电门控或介电调谐）变得难以处理。在这里，我们展示了一种用于基于石墨烯的NEMS的持久的、可扩展的、可扩展的和高速的频率调谐方法。我们的方法使用一个聚焦激光器和两个共享的电接触，通过同时施加光场和静电场来光掺杂单个谐振器。在磁场被移除后，这个过程产生的陷阱电荷会持续存在，并对谐振器施加局部静电张力，从而调整它们的频率。通过提供一种本地解决NEMS谐振器应变的简单方法，这种方法为完全可编程的大规模NEMS晶格和网络奠定了基础。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear effects in a strongly coupled Nanoelectromechanical System
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）
本研究通过电压依赖的哈密顿框架，探索强耦合纳机电系统中非线性效应，揭示了频率梳形成与稳定性过渡之间的关系，并建立了可预测的动态工程框架。
2026-02-15 cond-mat.mes-hall
In-plane nanoelectromechanical resonators based on silicon nanowire piezoresistive detection
我们报告了一个自上而下的纳米机电系统的驱动/检测方案，用于基于频移的传感应用，具有出色的性能。它依赖于静电驱动和压阻纳米线计的平面内运动转导。工艺制造是完全CMOS兼容。结果表明，一个非常大的动态范围（DR）超过100分贝和前所未有的信号背景比（SBR）为69分贝提供了两个数量级的提高，在NEMS领域的现有技术中呈现的检测效率。这样的动态范围是由可忽略的1/f噪声和与热机械噪声相比非常低的约翰逊噪声引起的。这种简单的低功耗检测方案为新型鲁棒质量谐振传感器铺平了道路。
2010-01-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Nanoelectromechanical Systems
纳米机电系统（NEMS）是耦合到类似尺寸的电子设备的纳米到微米尺度的机械谐振器。NEMS显示了快速，超灵敏的力显微镜和加深我们的理解如何经典动力学产生的近似量子动力学的承诺。本文首先对NEMS进行了综述，然后描述了其经典动力学的某些方面。特别是，我们表明，弱耦合的电子设备上的机械谐振器的行动可以有效地是一个热浴，尽管该设备是一个驱动，远离平衡系统。
2005-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Temperature Measurement and Phonon Number Statistics of a Nanoelectromechanical Resonator
测量热力学量可能容易，也可能不容易，这取决于所研究的系统。对于宏观物体，测量温度可以像测量水银柱与物体接触时上升多少一样简单。在小尺度的量子机电系统中，这种简单的方法是不可用的，并且总是检测过程干扰系统状态。在这里，我们提出了一种方法，用于测量两端夹紧的半导体薄膜上的温度。在该方法中，膜介导两个传输线谐振器（TLR）之间的电容耦合。第一TLR具有强分散性，即其衰减速率大于其驱动，并且其作用是以脉冲方式泵送膜与第二TLR之间的相互作用。通过对第二TLR的正交脉冲测量进行平均，我们展示了如何确定膜的温度。此外，通过添加耦合到第二TLR的约瑟夫森结，显著改善了在该方法中直接访问的膜状态的统计描述。
2015-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave cavity-enhanced transduction for plug and play nanomechanics at room temperature
具有越来越高的品质因数的纳米机械谐振器在纳米机电系统（NEMS）中的能量存储和损耗机制的最新见解之后被启用。因此，需要有效的、非耗散的换能方案来避免耦合损耗的主要影响。我们提出了一种集成NEMS传感器的基础上，微波腔介电耦合到一个阵列的双箝位预应力氮化硅梁谐振器。这种腔增强检测方案允许在室温下解析谐振器的布朗运动，同时在6.6 MHz下保持其290，000的高机械品质因数。此外，我们的方法构成了一个“光”的机械系统，其中微波场的反作用效应被用来改变谐振器的有效阻尼。特别是，腔泵浦自振荡产生的线宽只有5赫兹。由此，实现了由仅两个微波连接器连接的免调节、全集成和自驱动的纳米机电谐振器阵列，这对于传感和信号处理中的应用可能是有用的。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Damping in Graphene Resonators
基于单层石墨烯的连续介质力学模型，我们提出并分析了纳米机电石墨烯谐振器中耗散的微观机制。我们发现，弯曲模和面内声子之间的耦合导致的线性和非线性阻尼的面外振动。通过调整外部参数，如偏置和交流电压，可以跨越从线性到非线性阻尼为主的制度。我们讨论的行为的有效品质因数在这方面。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall
Piezoresistivity and Strain-induced Band Gap Tuning in Atomically Thin MoS2
MoS 2的带隙是高度应变可调的，这导致其电导率的调制，并表现为压阻效应，而压电效应也被观察到在奇数层的MoS 2与破缺的反转对称。这种电性能和机械性能之间的耦合使得MoS 2成为纳米机电系统（NEMS）非常有前途的材料。在这里，我们将单层，双层和三层二硫化钼在纳米机电膜配置。我们通过电导率测量检测应变诱导的带隙调谐，并证明了在二硫化钼的压阻效应的出现。有限元法（FEM）模拟被用来量化的带隙变化，并获得一个全面的图片上的膜的空间变化的带隙分布。对于单层、双层和三层MoS 2，压阻计量因子分别计算为-148 +/-19、-224 +/-19和-43.5 +/-11，这与现有技术的硅应变传感器相当，并且比基于悬浮石墨烯的应变传感器高两个数量级。使用应变诱导带隙调谐的2D纳米材料中的电阻率的可控调制为实现一类重要的NEMS换能器、柔性和可穿戴电子器件、可调谐光致发光器件和光电检测提供了一种新方法。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall
SU-8 clamped CVD graphene drum resonators
石墨烯机械谐振器是最终的二维纳米机电系统（NEMS），在传感和信号处理中有应用。虽然最初的设备已经显示出有希望的结果，但理想的石墨烯NEMS谐振器应该是应变工程的，在边缘处夹紧而不会在下面捕获气体，并且是电集成的。在这封信中，我们演示了圆形SU-8聚合物钳位化学气相沉积（CVD）石墨烯鼓谐振器的制造和直接电气测量。箝位增加了器件的良率和响应度，同时从消除的边缘模式提供更干净的谐振频谱。此外，这种谐振器是高度应变，表明其在应变工程的性能增强的潜力。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Motional Entanglement with Trapped Ions and a Nanomechanical Resonator
我们研究了纳机电系统（NEMS）同时与两个单独囚禁的离子相互作用的纠缠功率。为了突出这种纠缠能力，我们考虑了一个特殊的制度，其中离子-离子耦合不会在系统中产生纠缠，并且任何由此产生的纠缠都将是NEMS作为纠缠设备的结果。我们研究了NEMS诱导的离子-离子二体纠缠以及离子+NEMS三体纠缠的动力学行为。我们在这个混合系统中发现了一些非常显著的现象。例如，一旦离子-NEMS耦合达到某个值，最初不相关并以相干态制备的两个捕获离子就可以通过与纳米机电谐振器（也以相干态制备）相互作用而变得纠缠，并且这可以通过NEMS设备上的外部电压门来控制。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical displacement detection using coherent transport in ordered and disordered graphene nanoribbon resonators
石墨烯纳米带提供了将相位相干传输现象与纳米机电系统（NEMS）集成的机会。由于石墨烯纳米晶体谐振器中的偏转引起的应变，相干电子输运和机械变形耦合。由于石墨烯中的电子具有费米波长λ~ a_0 = 1.4 nm，这种耦合可以用于扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米管NEMS中的灵敏位移检测。本文表明，对于长度为L的有序和无序带状系统，由于偏转w引起的应变ε~（w/L）^2导致电导δG/G ~（w^2/a_0L）的相对变化。
2010-10-04 cond-mat.mes-hall
Misfit strain-induced energy dissipation for graphene/MoS2 heterostructure nanomechanical resonators
失配应变在各种异质结构如石墨烯/MoS 2范德华异质结构中是不可避免的。尽管失配应变对电子和其他物理性质的影响已经得到了很好的研究，但仍然不清楚失配应变将如何影响基于石墨烯/MoS 2异质结构的纳米机械谐振器的性能。通过进行分子动力学模拟，我们揭示了异质结构共振振荡过程中石墨烯层和MoS 2层之间的失配应变诱导解耦现象。通过回缩力分析，成功地建立了失配应变和解耦机制之间的直接关系。我们进一步建议使用石墨烯/MoS 2 /石墨烯三明治异质结构的纳米机械谐振器的应用，这是能够防止失配应变相关的去耦现象。这些结果为石墨烯/MoS 2异质结构在纳米机械谐振器领域的应用提供了有价值的信息。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall
Strain-dependent damping in nanomechanical resonators from thin $\mathrm{MoS_2}$ crystals
我们研究了机械应变对薄$\mathrm{MoS_2}$纳米鼓谐振器动力学的影响。使用压电晶体，压缩和拉伸双轴应变诱导在最初的平面和屈曲设备。在平面器件中，我们观察到一个显着的应变依赖性的谐振线宽，而在谐振频率的变化是相对较小的。在屈曲装置中，阻尼的应变依赖性不太明显，并且观察到明显的滞后。该实验表明，几何缺陷，如微观皱纹，可能在从2-D材料制造的纳米谐振器中观察到的强耗散中发挥作用。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall
Optomechanical tuning of nonlinearity in graphene resonators
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究提出一种光机械方法，通过光热加热与光腔的光机械相互作用，实现对石墨烯谐振器非线性响应的主动可逆原位调控，为二维纳米机电系统力学响应调控提供通用策略。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Switching Dynamics in a Nanomechanical Resonator
非线性系统的振荡响应具有多稳定性、不连续跳跃和滞后等特征现象。这些可以用于导致以下情况的应用中，例如，涉及精确的频率测量、混频、存储元件、振荡器或信号放大中的降低的噪声特性。在接近量子机制时，已经提出了实现低反作用测量技术或促进量子力学效应可视化的概念。在这里，我们研究的动态响应的纳米机电谐振器的非线性制度，旨在更详细的了解和开发的开关应用。而大多数以前的调查集中在双稳态的发病时产生的动态现象，我们提出的实验，产生洞察系统的非绝热演化，同时受到强驱动脉冲和随后的放松。用Duffing振荡器定量地模拟这种行为，我们可以控制它在两个稳定状态之间的高速切换，超过最近证明的结果10，000。
2009-09-21 cond-mat.mes-hall
Classical to Quantum Transition of a Driven Nonlinear Nanomechanical Resonator
我们寻求的第一个迹象表明，纳米机电系统（NEMS）进入量子域，因为它的质量和温度降低。我们发现他们通过研究从经典到量子行为的驱动非线性Duffing谐振腔的过渡。运动方程的数值解，在谐振器的谐振腔的谐振区，表明量子维格纳函数逐渐偏离相应的经典相空间概率密度。由于非线性而产生的这些明显差异可以作为实验证据，在不久的将来，NEMS谐振器正在进入量子领域。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Synchronization of two anharmonic nanomechanical oscillators
我们研究了基于非谐纳米机电谐振器的振荡器的同步。我们的实验实现允许前所未有的观察和控制参数的动态同步。我们发现实验数据和理论描述的反应耦合Duffing谐振器与完全饱和的反馈增益之间的定量协议。在同步状态下，我们证明振荡器的相位噪声显着降低，这对于传感器和时钟应用至关重要。我们的工作建立了从纳米机械谐振器构建的振荡器网络形成了一个理想的实验室，以研究其高品质因数，小占地面积，易于与现代电子信号处理技术的协同集成的同步。
2013-05-03 cond-mat.mes-hall
Strain-assisted optomechanical coupling of polariton condensate spin to a micromechanical resonator
我们报告的自旋和强度耦合的激子极化激元凝聚体的机械振动的圆形膜微腔。我们以最低的机械共振频率光学驱动微腔谐振器，同时在微腔上的不同位置产生光学捕获的自旋极化激元凝聚体，并观察凝聚体在谐振器的振动频率下的自旋和强度振荡。自旋振荡是由振动应变驱动引起的，而由于膜的位移引起的光阱的调制引起冷凝物发射的强度振荡。我们的结果表明自旋声子耦合在宏观相干凝聚。
2018-02-15 cond-mat.mes-hall
Performance of Monolayer Graphene Nanomechanical Resonators with Electrical Readout
石墨烯的巨大刚度和低密度使其成为纳米机电（NEMS）应用的理想材料。我们展示了单层石墨烯谐振器的制造和电读出，并测试它们对质量和温度变化的响应。这些器件显示出MHz范围内的谐振。谐振频率对所施加的栅极电压的强烈依赖性可以拟合到膜模型，该膜模型产生质量密度和内建应变。在去除和添加质量后，我们观察到密度和应变的变化，表明吸附物赋予石墨烯张力。在冷却时，频率增加;移动速率可用于测量石墨烯的不寻常的负热膨胀系数。品质因数随温度的降低而增加，在5 K时达到~ 10，000。通过建立单层石墨烯谐振器的许多基本属性，这些研究为应用奠定了基础，包括高灵敏度质量检测器。
2009-08-31 cond-mat.mes-hall
Surpassing fundamental limits of oscillators using nonlinear resonators
自持振荡器是普遍存在的，并且对于计量、通信、时间基准和地理定位是必不可少的。在其最基本的形式中，振荡器由通过反馈共振驱动的谐振器组成，以产生由静态能量源维持的周期性信号。稳定频率的产生，振荡器的基本功能，通常通过增加谐振器的运动幅度同时保持在其线性、谐波状态内来实现。相反，这种传统的范例，在这封信中，我们表明，通过在谐振器的非谐制度的特殊点操作振荡器，我们可以克服由于热力学噪声以及实际的限制，由于噪声从维持电路的振荡器性能的基本限制。我们开发了一个综合模型，该模型解释了非线性振荡器相位噪声的主要贡献。使用纳米机电系统（NEMS）为基础的振荡器，我们实验验证存在一个特殊的区域在操作参数空间，使振荡器的相位噪声显着降低，我们的模型预测。
2012-10-30 cond-mat.mes-hall
Stress control of tensile-strained In$_{1-x}$Ga$_{x}$P nanomechanical string resonators
我们调查的机械性能的自由悬挂的nanostrings制造的拉伸应力，结晶In $_{1-x}$ Ga $_{x}$ P。固有的应变是由薄膜和衬底之间的晶格失配，这是通过X射线衍射测量确认的外延生长的后果。纳米机械弦谐振器的弯曲本征频率揭示了最大值为650 MPa的取向相关应力。的角度依赖性被解释为各向异性的杨氏模量和由缺陷引起的弹性性质的变化的组合。作为晶体取向的函数，观察到高达50%的应力变化。这使得微调的拉伸应力为任何给定的Ga含量$x$，这意味着有趣的高Q纳米机械系统的研究前景。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Transport in Suspended Monolayer and Bilayer Graphene Under Strain: A New Platform for Material Studies
我们开发了两种类型的石墨烯器件的基础上，纳米机电系统（NEMS），允许在原位应变调制的存在下进行传输测量。不同的迁移率和电导应变响应观察到单层和双层样品。这些类型的设备可以扩展到其他2D膜，如MoS2，提供传输，光学或其他测量与原位应变。
2013-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical resonators for cryogenic research
悬浮铝纳米机电谐振器已被制作，并在这项工作中描述的制造过程。采用磁动法驱动和检测器械运动。在4.2K温度下，在真空和低压$^4$ He气体中测量了共振响应。在低振荡幅度的谐振响应是线性的，产生洛伦兹线的形状，和Q值高达4400已经实现。在较高的振荡幅度的设备显示非线性达芬类行为。发现该器件对$^4$ He气体中的压力极其敏感。该装置是研究超流氦性质的一种很有前途的工具。
2018-07-12 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Nanoscale electromechanical resonators as probes of the charge density wave transition in NbSe$_2$
我们研究了由NbSe $_2$（厚度$\sim$ 30-50 nm）悬浮薄片制成的纳米机电谐振器，以探测纳米级的电荷密度波（CDW）物理。随着CDW相变（约30 K）的弹性和电子性质的变化进行了研究，同时使用自感知外差混频器的设备。观察到弹性模量的变化为10%，这一数量明显大于先前在块状晶体的情况下报道的数量。我们还研究了电场效应对电导的调制，并考察了它与费米面的序参量和CDW能隙的关系。
2010-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dissipative and conservative nonlinearity in carbon nanotube and graphene mechanical resonators
石墨烯和碳纳米管代表了一维和二维纳米机电谐振器的极限尺寸。由于它们的降维，石墨烯和碳纳米管显示出不寻常的力学行为;特别是，它们的动力学是高度非线性的。在这里，我们回顾了几种类型的非线性行为的谐振器由纳米管和石墨烯。我们首先讨论一个前所未有的情况下，阻尼描述的非线性力。这种情况得到了几个实验事实的支持：（i）品质因数随运动幅度变化，其指数与非线性阻尼模型预测的值一致，（ii）滞后行为（作为驱动频率的函数的运动幅度）在我们的一些谐振器中甚至对于大的驱动力也不存在，如当非线性阻尼力大时所预期的，以及（iii）当我们量化线性阻尼力（通过执行参数激励测量）时，我们发现它显着小于非线性阻尼力。然后，我们审查参数激励测量，一种替代的驱动方法，它是基于非线性动力学。最后，我们讨论了实验中的机械运动耦合到电子输运通过纳米管。耦合可以做得很强，以至于作用在纳米管上的相关力变得与位移和速度高度非线性。总的来说，石墨烯和纳米管谐振器为经典和量子非线性动力学的未来研究带来了希望。
2011-10-06 cond-mat.mes-hall
Dynamic strain-mediated coupling of a single diamond spin to a mechanical resonator
混合量子系统的发展对于新兴量子技术的进步至关重要，包括量子信息科学和量子辅助传感。最近的高品质单晶金刚石谐振器的演示导致了显着的兴趣，在一个混合系统组成的氮空位中心自旋，通过晶体应变与宏观机械谐振器的共振声子模式相互作用。然而，氮空位自旋应变相互作用还没有得到很好的表征。在这里，我们展示了动态的，应变介导的耦合的机械运动的金刚石悬臂嵌入氮空位中心的自旋。通过对自旋的量子控制，我们定量地描述了氮空位基态自旋的轴向和横向应变灵敏度。氮空位中心是一个原子尺度的传感器，我们展示了基于自旋的应变成像与应变灵敏度为3 10^（-6）Hz^（-1/2）。最后，我们展示了如何使这种自旋共振器系统的相干自旋声子相互作用的量子制度。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strain-induced exciton decomposition and anisotropic lifetime modulation in a GaAs micromechanical resonator
我们演示了激子寿命的机械调制，通过使用砷化镓（GaAs）谐振器的振动应变。应变诱导调制具有各向异性的晶体取向依赖性，这揭示了这些调制的起源是压电效应。数值分析的基础上的隧道模型澄清，机械应变调制的内部电场和空间分离的电子和空穴，导致非辐射激子分解。这种载流子分离还产生从光子到谐振器的光机械反作用力。因此，这些结果表明，机械运动可以通过激子衰变进行自调制，这使得人们能够控制谐振器的热噪声，并在固态系统中提供光子-激子-声子相互作用。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Intrinsic localized modes in parametrically-driven arrays of nonlinear resonators
我们研究了微机电和纳机电系统（MEMS和NEMS）中参数驱动非线性谐振器阵列中的固有局域模（ILM）或孤子。分析是使用振幅方程的形式的非线性薛定谔方程与非线性阻尼（也被称为强迫复杂的金-朗道方程），这是直接从基本方程的耦合谐振器的运动，使用多尺度的方法。我们调查的创建，稳定性和相互作用的ILM，表明它们可以形成绑定状态，并在一定条件下，一个ILM可以分裂成两个。我们的研究结果证实了基本的谐振器的运动方程的模拟，这表明可能的实验测试的理论。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Cooling a Mechanical Resonator with a Nitrogen-Vacancy Center Ensemble Using a Room Temperature Excited State Spin-Strain Interaction
我们提出了一个协议，耗散冷却室温机械谐振器使用氮空位（NV）中心合奏。自旋系综通过其轨道平均的激发态耦合到谐振器，其具有先前未表征的自旋-应变相互作用。实验证明，激发态的自旋-应变耦合比基态自旋-应变耦合强$13.5\pm0.5$倍。然后，我们从理论上表明，这种相互作用与高密度自旋系综相结合，使机械谐振器从室温冷却到其热声子占有率的一小部分。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable coupling of two mechanical resonators by a graphene membrane
耦合纳米机械谐振器是有趣的基础研究和实际应用，因为它们提供了丰富的和可调的振荡动力学。目前，这种系统中的机械耦合通常由固定的几何形状（诸如谐振器的关节夹持点或位移相关力）来介导。在这里，我们展示了一个石墨烯集成的机电系统，由两个物理上分离的机械谐振器组成-一个梳状驱动器和一个悬浮的硅梁-它们通过石墨烯膜可调谐地耦合。此外，石墨烯膜为两个谐振系统硅结构提供了灵敏的电读出，在0.4~ 24 MHz的频率范围内显示出16种不同的模式。此外，通过在石墨烯膜上施加静电势到硅谐振器之一，我们控制的机械耦合，量化的$g$因子，从20 kHz到100 kHz。我们的研究结果铺平了道路耦合纳机电系统需要可控的机械耦合谐振器。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Strain-Induced Coupling between Nanomechanical Pillar Resonators
耦合谐振器网络是物理学中普遍存在的概念，形成了同步现象、超材料形成、非互易行为和拓扑效应的基础。这种系统通常使用光学或微波谐振器来探索。近年来，机械谐振器已经进入了作为谐振器网络的通用构建块的阶段，因为它们的良好控制的机械特性和它们的本征频率方便地位于射频范围内。垂直取向的纳米机械柱谐振器非常适合于密集集成到大型谐振器网络中。然而，为了实现这些有前途的系统的潜力，需要建立一个内在的耦合机制。在这里，我们展示了两个相邻的纳米机械柱谐振器之间的应变诱导的强耦合。耦合通过由柱的弯曲振动引起的接头衬底中的应变分布来介导，使得耦合强度可以通过纳米柱的几何特性以及它们的分离来控制。实验上观察到模式杂交和在纳米柱对的响应中形成避免的能级交叉。耦合机制很容易扩展到大型阵列的纳米柱，使全机械谐振器网络的调查范围广泛的集体动力学现象。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Phonon antibunching effect in coupled nonlinear micro/nanomechanical resonator at finite temperature
在这项研究中，我们研究了耦合非线性微/纳机电系统（MEMS/NEMS）谐振器在有限温度下的声子反聚束效应。在弱驱动极限下，通过求解稳态Liouville-vonNeumann主方程，给出了声子反聚束的最佳条件。我们发现，在低温下，声子反聚束效应发生在弱非线性和机械耦合的制度，这是证实了解析和数值解。我们还发现，热噪声可以降低甚至破坏不同的机械耦合强度的反聚束效应。此外，从强反聚束到聚束的声子关联已被观察到的温度域。最后，我们发现，在有限温度的情况下，一个适当的强驱动将有助于保持最佳的声子相关对热噪声。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrawide Frequency Tuning of Atomic Layer van der Waals Heterostructure Electromechanical Resonators
我们报告的实验演示的原子薄二硫化钼（MoS 2）-石墨烯范德华（vdW）异质结纳米机电谐振器与超宽频率调谐。利用直接静电栅极调谐，这些vdW谐振器表现出优异的可调谐性，通常Δf/f0 > 200%，用于连续调谐相同的器件和相同的模式（例如，从~23到~ 107 MHz），高达Δf/f0 = 370%，这是迄今为止此类谐振器中最大的分数调谐范围。这种显着的机电谐振调谐研究了两种不同的分析模型和有限元模拟。此外，我们仔细地进行明确的控制实验和模拟，以阐明异质结构和单一材料谐振器之间的频率调谐的差异。在给定的初始应变水平下，调谐范围取决于本构晶体的二维（2D）杨氏模量;构建在具有较低2D模量的材料上的器件显示出更宽的调谐范围。这项研究证实，vdW异质结谐振器可以保持非常规的宽，连续调谐，这是有前途的电压控制，可调纳米系统。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Nonlinear Landscapes in Graphene Nanoelectromechanical Systems
Indian Institute of Technology - Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Freie Universitat Berlin（柏林自由大学）
研究在悬浮单层石墨烯鼓中实现整数高谐波产生和声子频率梳，通过栅极电压调谐膜对称性及模式共振，单个驱动音产生锁相整数谐波，还发现反向倍周期转变，测量得到非线性系数，展示其可调谐非线性的多种功能。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanoscale Mapping of Nanosecond Time-scale Electro-Mechanical Phenomena in Graphene NEMS
二维（2D）材料的原子薄层，如石墨烯，MoS 2和h-BN，由于其高度理想的电子，机械，光学和热传输特性，具有作为传感器和电子器件的巨大潜力。特别是它们的极高刚度、抗拉强度和低密度允许高频电子器件、谐振器和超灵敏检测器为缩小电子器件和纳米机电系统（NEMS）提供现实的途径。虽然可以使用现有的电子或扫描探针显微镜方法研究2D材料的纳米级形态和电子特性，但不能容易地探索ns和更短时间尺度上的时间依赖性现象。在这里，我们使用外差原理来达到这个ns的时间尺度，并创建一个局部纳米探针的静电感应驱动的石墨烯谐振器，振幅灵敏度下降到pm范围和时间灵敏度在ns范围内。我们实验观察到的响应时间为20-120 ns的谐振器与光束长度为180 nm至2.5 μ m的理论预测，这样的NEMS设备。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Sources of nonlinearity in the response of a driven nano-electromechanical resonator
本研究探讨了驱动纳米机电谐振器中机电耦合与谐振器本征贡献两种非线性来源的相互作用，实验观测到强驱动下电子输运出现拱形共振，模型与实验结果吻合，为非线性现象探索铺路。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strain coupling of a mechanical resonator to a single quantum emitter in diamond
混合量子器件的最近成熟已经导致各种各样的量子系统的功能的显著增强。特别地，利用机械谐振器进行操纵和控制已经扩展了二能级系统在量子信息科学和量子传感中的使用。在这封信中，我们报告的单片混合量子器件，其中与金刚石悬臂梁的共振振动相关的应变场动态控制金刚石中的单个氮空位（NV）缺陷中心的光学跃迁。我们定量表征应变耦合到NV中心的轨道状态，并与机械驱动，我们观察到NV应变耦合超过10 GHz。此外，我们使用这种应变介导的耦合匹配的两个空间上分离的和最初可区分的NV中心的零声子线的频率和偏振依赖性。这里展示的实验标志着朝着设计能够实现和探测机械谐振器，自旋系统和光子的非经典态动力学的量子器件迈出了重要的一步。
2016-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Homoclinic orbits and chaos in a pair of parametrically-driven coupled nonlinear resonators
我们研究了一对参数驱动耦合非线性机械谐振器的动态特性，这种谐振器通常会在涉及微机电和纳机电系统（MEMS & NEMS）的应用中遇到。我们利用弱阻尼的特点，这些系统进行多尺度分析，并获得振幅方程，描述系统的慢动态。这幅图使我们能够揭示在慢运动方程的可积部分的动力学中同宿轨道的存在。使用由Kovacic和Wiggins [Physica D，57，185（1992）]开发的高维Melnikov方法的一个版本，我们能够获得明确的参数值，这些轨道在完整的系统中持续存在，包括Hamilton和非Hamilton扰动，形成所谓的Shilnikov轨道，表明可积性的损失和混沌的存在。我们的分析计算的Shilnikov轨道的数值证实。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Effect of hole-strain coupling on the eigenmodes of semiconductor-based nanomechanical systems
本研究探讨p型掺杂半导体纳米机械谐振器中的说空穴-应变耦合对本征模的影响，发现其导致本征频率和模非线性对温度、模非线性对空穴密度呈非单调依赖，并讨论了对衰减率的影响，结果与实验对比。
2025-02-13 cond-mat.mes-hall
Dynamically-enhanced strain in atomically thin resonators
石墨烯和相关的二维（2D）材料具有显著的机械、电子、光学和声子性质。因此，2D材料对于将其基本激发（激子、声子）耦合到其宏观机械模式的混合系统是有希望的。这些内置的系统与庞大的结构相比可以产生增强的应变介导的偶联，例如，包括耦合到纳米机械谐振器的单个量子发射器。在这里，我们使用原始单层石墨烯鼓的显微拉曼光谱，证明石墨烯的宏观弯曲振动会引起动态光学声子软化。这种软化是在强非线性驱动下达到高达$\mathbf{\approx 4 \times 10^{-4}}$的值的动态诱导拉伸应变的明确指纹。这种非线性增强的应变超过具有相同均方根（RMS）振幅的谐波振动的预测值一个数量级以上。我们的工作为动态应变工程和动态应变介导的控制二维材料和相关异质结构中的光-物质相互作用提供了希望。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical Piezoresistive Sensing in Suspended Graphene Membranes
单层石墨烯具有优异的电子和机械性能，使其成为非常有前途的纳米机电（NEMS）器件材料。在这里，我们最终证明了在石墨烯的压阻效应的纳米机电膜的配置，提供直接的电读出的压力应变转导。这使得它与一类重要的纳米机电系统（NEMS）传感器高度相关。这一演示与我们的模拟和以前报道的规范因子和模拟值是一致的。在我们的实验中的膜作为一个应变计独立的结晶取向，并允许积极的大小可扩展性。与传统的压力传感器相比，该传感器具有每单位面积高几个数量级的灵敏度。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall
Strain coupling of a single exciton to a nano-optomechanical resonator
本研究实现了由应变介导的半导体量子点与光机械腔的耦合，测得真空应变耦合速率约214 kHz，为利用声子耦合片上量子系统提供了重要进展。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Classical to quantum transition of a driven nonlinear nanomechanical resonator
目前，在制造足够小、冷和清洁的纳米机电系统（NEMS）方面投入了大量的实验努力，以便接近量子力学行为，因为它们的典型量子能量尺度$\hbarΩ$变得与环境热能$k_{B}T$相当。这样的系统将有望使人们能够观察人造物体的量子行为，并测试量子力学的一些基本原理。在这里，我们扩展和阐述我们最近的建议[PRL 99（2007）040404]，利用纳米谐振器的非线性性质，以观察其过渡到量子制度。我们研究这种过渡的一个孤立的谐振器，以及一个耦合到一个热浴在零或有限的温度。我们认为，通过利用非线性，量子动力学可以使用几乎触手可及的技术来探测。运动方程的数值解显示了经典动力学的第一个量子修正，这出现在经典到量子跃迁发生时。这提供了实际的签名，以寻找在未来的实验与NEMS谐振器。
2008-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatial mapping and analysis of graphene nanomechanical resonator networks
纳机电（NEMS）谐振器网络由于其在涌现行为、传感、声子学和机械信息处理等方面的潜在应用而引起越来越多的关注。实现这些大规模网络的挑战是能够可控地调谐和重新配置网络的集体宏观性质，这直接依赖于表征组成NEMS谐振器构建块及其耦合的方法的开发。在这项工作中，我们展示了一种可扩展的光学技术来空间映射石墨烯NEMS网络，并读出固定频率的集体响应作为一个单一的矢量。使用响应向量，我们引入了一个有效的代数方法来量化特定网站的弹性，质量，阻尼和耦合参数的网络集群。我们应用这种技术来准确地表征单个非耦合谐振器和耦合谐振器对采样，在两个频率，而不使用曲线拟合或相关的先验参数估计。我们的技术可应用于一系列经典和量子谐振器系统，并填补了NEMS网络编程的重要空白。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Modeling and Simulation of 2D Transducers Based on Suspended Graphene-Based Heterostructures in Nanoelectromechanical Pressure Sensors
本研究利用COMSOL软件构建了基于石墨烯基异质结构的纳米机电压力传感器模型，模拟了圆形等不同形状二维膜的力学响应，测算了多种异质结构的杨氏模量，为高性能NEMS压力传感器设计提供指导。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Collective Dynamics in Arrays of Coupled Nonlinear Resonators
近年来，由于微机电和纳机电系统（MEMS和NEMS）领域的快速发展，耦合机械谐振器的集体非线性动力学的研究重新受到关注。我们回顾了广泛的集体动力学现象，同时强调了共同的概念和理论工具，我们已经开发了治疗它们。我们提供了详细的推导振幅方程，这使我们能够获得减少我们的复杂系统的相关动态的描述。我们应用这些振幅方程来研究（a）共振响应参数激励;（b）模式选择，或扩展模式之间的非线性竞争的情况下的多稳定性;（c）形成和动力学的固有局域模式（ILM）;和（d）自发同步的振荡器具有不同的频率。从分析不同的振幅方程得到的所有预测与基本运动方程的数值解非常一致，这表明预测的效果可以在真实的微机械或纳米机械谐振器阵列中观察到，从而激发了这些系统中的新实验。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Graphene nanodrums as valleytronic devices
本文研究石墨烯纳米鼓中的电子输运，证明0.1%至1%的微小应变产生的赝磁场可使其成为高效谷极化器、过滤器及电子束准直器，并可用半经典轨迹高效预测器件功能。
2022-02-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Reservoir Computing based on Nonlinear Nanomechanical Resonators at Ambient Conditions
本文提出利用纳米机电系统（NEMS）谐振器的非线性与衰减记忆效应实现超快储备池计算，在环境条件下以每像素3.3微秒的速度实现MNIST手写数字90%识别率，为资源受限环境提供高效快速的信息处理方案。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.app-ph
