Coupling between vibration and Luttinger liquid in mechanical nanowires
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Great Bay University（大湾区大学）
本文提出机械纳米线振动通过改变长度和费米速度与 Luttinger 液体耦合的新机制，预测低费米能下横向振动在临界温度出现不稳定性，并可由电导振荡测量 Luttinger 参数加以验证。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall
Ab initio vibrations in nonequilibrium nanowires
我们回顾了最近的结果，在两个不同的准一维系统：硅纳米线（SiNW）和原子金链的电子和热输运。对于SiNW的，我们计算的弹道电子和热输运性能在平等的基础上，使我们能够对热电性能进行定量预测，而对于原子金链，我们评估微观的振动阻尼，由于耦合的链原子的模式中的散装接触。这两种方法都是基于密度泛函理论和非平衡格林函数的组合。
2010-04-08 cond-mat.mes-hall
Tension mediated nonlinear coupling between orthogonal mechanical modes of nanowire resonators
研究了双钳位InAs纳米线谐振器正交弯曲模之间的非线性耦合。这两个正交模是由基模的对称破缺和简并度提升形成的。当一个模式被驱动到大振幅时，出现了Duffing非线性。在这种情况下，由于大振幅振荡引起的张力，模式耦合，并反映在没有强烈驱动的模式的滞后响应中。我们研究了机械模式的驱动-驱动响应，以阐明非线性模式耦合在这种机械谐振器中的作用。这里研究的耦合模式的动力学可以证明是有用的技术应用，如纳米线为基础的矢量力传感。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Voltage-driven superconducting weak link as a refrigerator for cooling of nanomechanical vibrations
我们考虑了一种新型的冷却机制，悬浮纳米线作为一个薄弱环节之间的两个双电极。通过在系统上施加偏置电压，我们表明，该系统可以被看作是一个冰箱的纳米机械振动，其中能量是不断转移的振动自由度的扩展准粒子态的铅通过周期性调制的安德烈耶夫能级分离。负责这种能量传递的电子和机械自由度之间的必要耦合可以通过外部磁场或电场来实现，并且示出导致振动纳米线的有效冷却。使用现实的参数为一个悬浮的纳米线的形式的金属碳纳米管，我们分析的密度矩阵的演变，并证明了可能性冷却系统到一个固定的振子人口的$\sim 0.1$。此外，研究表明，纳米线振动模式的静态占据可以直接从负责带走振动纳米线吸收能量的直流电流中探测到。
2010-04-06 cond-mat.mes-hall
Polar optical phonons in core-shell semiconductor nanowires
利用唯象连续介质模型，得到了半导体核壳纳米线的长波长极性光学振动模。导出了解空间的基，并通过施加适当的边界条件，得到了耦合和非耦合模态的超越方程。我们的结果被应用到研究的GaAs-GaP核-壳纳米线，我们数值计算的极性光学模式，分析的作用，应变的振动特性的这种纳米系统。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall
A fundamental numerical and theoretical study for the vibrational properties of nanowires
基于分子动力学（MD）模拟和经典Euler-Bernoulli梁理论，对银纳米线（NW）的振动特性进行了基础研究。综合分析了质量因数、固有频率、拍振和高阶振型。两种激励方法，即，速度激励和位移激励，已成功地实现了纳米线的振动。在这两种激励下，得到了一致的结果，即，初始激励幅值的增加会导致Q值的降低，适度的塑性形变会使第一阶固有频率增加。同时，观察到由单个相对较大的激励或两个横向均匀激励驱动的拍振动。结果表明，外能幅值的非线性变化趋势并不一定意味着Q因子的非常数。特别地，观察到Ag NW的一阶固有频率随着温度的升高而降低。此外，与Euler-Bernoulli梁理论的预测结果相比，MD模拟结果分别给出了夹持-夹持和自由夹持两种情况下的第一振动频率。此外，对于薄纳米线，一阶固有频率与激励幅度呈现抛物线关系。与Euler-Bernoulli梁理论预测相比，较高振动模式的频率往往较低。提出了一种组合的初始激励，它能够驱动NW下的多模式振动和箭头的所有以下低振动模式的共存。这项工作有助于更好地理解纳米线的力学性能，并有利于提高纳米线在各种纳米电子器件中的应用。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall
Damping of mechanical vibrations by free electrons in metallic nanoresonators
我们研究了自由电子对薄弹性梁形式的金属纳米机械谐振器的品质因数（Q）的影响。梁的弯曲和纵向模式使用薄梁弹性理论建模，和简单的微扰理论被用来计算外部激发的振动模式的衰减率，由于其与自由电子的相互作用。我们发现，电子-声子相互作用显着影响的纵向模式的Q，也可能是有意义的阻尼弯曲模式，否则高Q梁。梁的有限几何形状表现在两个重要方面。它的有限长度打破了沿梁的平移不变性，并引入了一个不完美的动量守恒定律来代替精确的定律。它的有限宽度施加了量子化的电子状态，引入了一个温度标度，其中存在一个交叉从高温宏观制度，其中电子-声子阻尼的行为，如果电子是在散装，到一个低温介观制度，其中阻尼是由几个耗散通道占主导地位，并表现出急剧的非单调变化的参数变化。这提出了一种通过测量其机械振动的Q值来探测纳米器件的电子光谱的新方案。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall
Lattice Vibrational Modes in Si/Ge Core-shell Nanowires
采用第一性原理研究了Si/Ge核壳纳米线的晶格振动模式。除了量子限制之外，由核和壳之间的晶格失配引起的内部应变有助于特征光学模式的显著频率偏移。更重要的是，我们的模拟表明，这些频移可以通过拉曼散射实验检测到，提供了方便和无损的方法来获得核壳材料的结构信息。同时，另一种类型的集体模式，径向呼吸模式（RBM），被确定在硅芯/锗壳纳米线和它们的频率依赖性解释的弹性介质模型。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice Vibrational Modes and their Frequency Shifts in Semiconductor Nanowires
利用第一性原理计算研究了硅纳米线的晶格振动模式及其拉曼活性。两种类型的特征振动模式进行检查：高频光学模式和低频限制模式。它们的频率具有相反的尺寸依赖性与红移的光学模式和蓝移的限制模式的SiNWs的直径减小。此外，我们的计算表明，这些振动模式可以通过拉曼散射测量检测到，提供了一种有效的方法来估计SiNW的大小。
2011-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Vectorial scanning force microscopy using a nanowire sensor
自组装纳米线（NW）晶体可以生长成几乎无缺陷的纳米机械谐振器，具有特殊的性能，包括小的运动质量，高谐振频率，和低损耗。此外，凭借轻微的几何不对称性，NW的弯曲模式分裂成沿正交轴振荡的双峰。这些特性使得自下而上生长的纳米线非常敏感的矢量力传感器。在这里，利用其作为扫描探针的适应性，我们使用单个NW对样本表面进行成像。通过监测频率偏移和振荡的两种模式的方向，因为我们在表面上方扫描，我们构建了一个地图的所有空间尖端样品力的衍生物在平面上。最后，我们使用的NW图像电力场区分力所产生的NW电荷和极化。这种普遍适用的技术使一种形式的原子力显微镜，特别适合映射的大小和方向的弱尖端样品力。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall
Spin controlled nanomechanics induced by single-electron tunneling
我们考虑直流电子输运通过纳米线之间的正常和自旋极化的金属铅在外部磁场的存在下悬浮。我们表明，磁动势之间的耦合电流通过纳米线和振动的线可能会导致自激的机械振动。自激发机制是基于纳米线内部量子化电子能级的占有率与纳米线的速度之间的相关性。我们推导出的不稳定性的发生条件，并找到稳定的制度的机械振荡。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall
A Review on Flexural Mode of Graphene: Lattice Dynamics, Thermal Conduction, Thermal Expansion, Elasticity, and Nanomechanical Resonance
单层石墨烯是如此柔性，以至于其弯曲模式（也称为ZA模式、弯曲模式或平面外横向声学模式）对于其热和机械性质是重要的。因此，本文重点探讨石墨烯的弯曲模式与热性能和力学性能之间的关系。我们首先调查的晶格动力学性质的弯曲模式，刚性平移和旋转不变性起着至关重要的作用。在此之后，我们概述了弯曲模式在石墨烯的四种不同物理性质或现象中的贡献-其热导率，热膨胀，杨氏模量和纳米机械共振。我们解释了石墨烯优异的热导率主要是由于其在室温下的三种声学声子模式，包括弯曲模式。它的热膨胀系数在很宽的温度范围内是负的，这是由弯曲模式的特定振动形态造成的。然后，我们描述了如何可以提取石墨烯的杨氏模量从其热波动，这是占主导地位的弯曲模式。最后，我们讨论了弯曲模式对石墨烯纳米机械谐振器的影响，同时也讨论了如何提高谐振器的基本特性，包括质量灵敏度和品质因数。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of cross-section geometry and wire orientation on the phonon shifts in ultra-scaled Si nanowires
工程的截面形状和尺寸的超尺度硅纳米线（SiNWs）提供了一个有吸引力的方式来调整其结构特性。利用修正的价力场模型计算了圆形、六边形、正方形和三角形硅纳米线的声学和光学声子位移。声学声子蓝移（声学硬化）和光学声子红移（光学软化）显示出对硅纳米线的截面形状和尺寸的强烈依赖性。三角形的硅纳米线具有最小的结构对称性所揭示的分裂的简并弯曲声子模式和显示最小的声硬化和最大的光硬化。声硬化，在所有的硅纳米线，是由于减少的截面尺寸的内部和表面原子之间的振动能量分布的差异。光学软化归因于声子群速度的降低和振动能量密度在内部原子上的局域化。虽然声学声子位移显示出很强的线取向依赖性，光学声子软化是独立的线取向。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall
Q-factor control of a microcantilever by mechanical sideband excitation
我们展示了一个微悬臂梁的基本和第二弯曲模式之间的耦合。然后采用腔光学力学的机械模拟，其中机械腔由相同悬臂的第二振动模式形成，通过几何非线性耦合到基模。通过以基本弯曲模式和第二弯曲模式之间的和频和差频激励悬臂，悬臂的基本模式的运动被放大和阻尼。该概念使得可以在宽范围内增强或抑制Q因子。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall
Nonlinear modal interactions in clamped-clamped mechanical resonators
对固支梁弯曲振动模态间的耦合进行了理论和实验研究。非线性耦合允许将任意弯曲模式用作另一模式的振幅的自检测器，从而提供了测量存储在特定谐振模式中的能量的方法。实验观察到的耦合模式的复杂的非线性动力学定量捕获的模式，通过梁的扩展耦合;同样的机制是负责著名的Duffing非线性夹紧夹紧梁。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon coupling and longitudinal mechanical-mode cooling in a metallic nanowire
本文研究了细悬金属线中的电子-声子耦合，其中声子模被限制在一维，而电子的行为是三维的。明确的理论结果相关的已知的散装性能。我们发现，纵向振动模式可以通过电子隧道制冷冷却远低于浴温度提供的机械品质因数的模式是足够高的。所得结果适用于可行的实验配置。
2007-10-01 cond-mat.mes-hall
Resonant nonlinear response of a nanomechanical system with broken symmetry
我们研究了一个弱阻尼振动模式的纳米弦谐振器的响应，一个中等强度的共振驱动力。由于实验的几何形状，所研究的弯曲振动缺乏反演对称性。正如我们所示，这导致了一个非平凡的依赖力参数的振动振幅。对于相对较弱的力，响应具有熟悉的Duffing形式，但对于稍微较强的力，它变得明显不同。与此同时，出现了两倍于驱动频率的振动，这是对称性破缺的标志。它们的振幅和相位使我们能够建立三次非线性的潜在模式的机制负责这两个意见。所发展的理论超越了标准的行波近似。它定量地描述了实验，并允许我们确定的非线性参数。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall
Imaging vibrations of locally gated, electromechanical few layer graphene resonators with a moving vacuum enclosure
对纳米机械谐振器的振动进行成像意味着根据其频率响应对平面内位置的依赖性来测量其弯曲模式形状。应用于二维谐振器，这种技术提供了丰富的信息，原子级薄膜的机械性能。我们提出了一个简单而强大的系统，在室温和真空中的面内位移精度为$\approx0.20$ $μ$ m的几层石墨烯（FLG）谐振器的振动成像。它包括一个坚固的真空外壳安装在一个三轴微定位阶段和设计的自由空间光学测量振动。该系统配备了超柔性射频波导，以电致动谐振器。用它，我们通过测量其频率响应作为膜上的位置的函数来表征FLG谐振器的最低频率模式。谐振器悬挂在纳米制造的局部栅电极上，该栅电极既充当反射镜又充当电容器板，以在射频下致动振动。从这些测量中，我们估计膜的热膨胀系数与热导率的比率，并且我们测量最低频率模式的有效质量。我们补充我们的研究与全球门控谐振器和图像的前三个振动模式。在那里，我们发现膜中的褶皱局部抑制振动。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Material limitations of carbon-nanotube inertial balances: on the possibility of intrinsic yoctogram mass resolution at room temperature
本文从理论上研究了碳纳米管弯曲振动的固有品质因数及其与温度、半径、长度和张力的关系。特别是，我们研究三，四声子衰减的基本弯曲模式内的量子化弹性理论。该分析揭示了超灵敏纳米管质量传感器的构造的设计原理：在接近弹性限度的张力下，固有损耗允许在室温下进行\emph{single yoctogram}质量分辨率，而冷却打开了\emph{sub-yoctogram}质量分辨率的可能性。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parallel measurements of vibrational modes in a few-layer graphene nanomechanical resonator using software-defined radio dongles
软件无线电加密狗是业余无线电爱好者熟知的小型且廉价的接收器。当连接到天线时，它们可以通过调节输入信号并将其下变频版本传输到个人计算机进行软件处理来监控宽范围的无线电频谱。在这里，我们采用了两个这样的加密狗的复合材料，与MATLAB和GNU Radio编写的代码接口，作为测量仪器来研究几层石墨烯纳米机械谐振器的弯曲振动。代替天线，我们将加密狗连接到用于光学检测振动的光电检测器的分离输出。我们首先进行定量分析的第一振动模式的动力学。然后，我们并行测量前两个振动模式的响应。为了说明我们的技术，我们检测的振动振幅的变化引起的周期性应变调制与测量之间的延迟$\approx1$ ms。最后，我们表明，我们的基于软件的仪器可以用来解调人类的声音编码在我们的谐振器的振动。对于多个频率通道的并行测量，并且如果输入信号不是太弱，则我们的复合系统可以提供使用多个锁定放大器或多个频谱分析仪的替代方案，具有每个频率通道具有成本效益的明显优势。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon deformation potential interaction in core-shell Ge-Si and Si-Ge nanowires
我们解决了非极性核壳圆柱形纳米线（NWs）的情况下的电子-声子变形势（DP）相互作用的哈密顿量的一般表达式。基于光学模的长程唯象连续模型，考虑体声子色散，研究了Ge-Si和Si-Ge纳米线的电子-声子耦合强度的尺寸依赖性和应变诱导位移.我们推导出解析的DP电子-声子哈密顿量和报告的频率核心模式和振动振幅的一些数值结果。我们的方法允许明确识别的应变和约束效应。我们探讨了这些核-壳结构的结构参数的模式频率和空穴-DP散射率的依赖关系，这些核-壳结构构成了这些新型纳米系统的表征和器件应用的基本工具。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall
Dynamics of coupled vibration modes in a quantum non-linear mechanical resonator
我们研究了两个非线性耦合的弯曲模式的双夹持悬挂梁（纳米机械谐振器）的行为。其中一种模式是外部驱动的。我们证明，经典的非驱动模式的行为是让人想起的参数驱动的线性振荡器：它表现出阈值行为，与此模式的幅度低于阈值正好为零。量子力学，我们能够访问低于经典参数阈值的这种模式的动力学。我们表明，而这种模式的平均位移仍然是零，均方位移是有限的，并在阈值对应于占领数的1/2。这种非驱动模式的有限位移可以作为量子运动的实验可验证的量子签名。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hot Polarons with Trapped Excitons and Octahedra-Twist Phonons in CH3NH3PbBr3 Hybrid Perovskite Nanowires
杂化钙钛矿材料在光电子学和高效率发光器件中显示出巨大的应用潜力。缺陷诱导的束缚激子和声子之间的相互作用在理解这种优异的品质因数的新兴现象中起着重要的作用。在这里，我们展示了窄线宽的热极化子在$\mathrm{CH_{3}NH_{3}PbBr_{3}}$纳米线，它源于捕获激子和八面体扭曲声子之间的相互作用。光致发光中热极化子的观测表明激子与声子之间存在很强的相互作用。磁光谱进一步证实了多个热极化子的存在，并证实了束缚激子的塞曼分裂和声子能量随抗磁效应的增加。此外，参与相互作用的声子被证明是八面体扭转振动，这是横向光学声子，而捕获激子和纵向光学声子之间的相互作用是弱的。我们的工作表明，在钙钛矿中捕获的激子更喜欢与横向而不是纵向光学声子相互作用。由于体材料通常与纵向光学声子相互作用，这一结果提供了钙钛矿中缺陷的高耐受性的物理解释。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
Identification of the Atomic Scale Structures of the Gold-Thiol Interfaces of Molecular Nanowires by Inelastic Tunneling Spectroscopy
我们从理论上研究了金-硫醇界面上的键合几何形状对桥接金电极的丙二硫醇（PDT）分子的非弹性隧穿光谱的影响，并表明非弹性隧穿光谱与理论相结合可以用来确定这些键合几何形状的实验。借助密度泛函理论，我们计算了由一个或两个PDT分子连接两个金纳米团簇组成的扩展分子的弛豫几何构型和振动模式。我们制定了一个微扰理论的非弹性隧穿分子桥接金属接触的弹性传输振幅，并使用此理论计算的非弹性隧穿光谱的金-PDT-金扩展分子。我们认为PDT分子与反式和gauche构象绑定到顶部，桥和空心键合位点的金簇。将我们的结果与Hihath等人的实验数据进行比较[Nano Lett. 8，1673（2008）]中，我们确定实验中最频繁实现的构象为与两个电极顶部结合的反式分子的构象。我们发现从42 meV的振动模式的46 meV的模式在实验中观察到的切换是由于过渡的反式分子从混合顶桥纯顶位键合的几何形状。我们的研究结果还表明，gauche分子构象和空心网站键并没有显着的实验非弹性隧穿谱的贡献。对于对PDT分子并联连接的金电极，我们发现总弹性电导接近两倍的单分子桥接的接触，具有类似的键合构象和小分裂的振动模式的能量的模式，是最敏感的分子电极键合几何形状。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Force sensing with a graphene nanomechanical resonator coupled to photonic crystal guided resonances
本研究提出用光子晶体导模共振替代反射镜，通过模拟证明可将石墨烯纳米机械谐振器的力传感响应度提高一个数量级，实现低光功率、高信噪比的热振动分辨，为超灵敏力检测提供简单光学方案。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Beat Phenomena in Metal Nanowires, and their Implications for Resonance-Based Elastic Property Measurements
一维纳米结构如纳米线的弹性性质通常通过在其共振频率下致动纳米线，然后使用基本梁理论将共振频率与弹性刚度相关联来实验测量。在本工作中，我们利用大规模分子动力学模拟报告了一种新的拍现象在[110]取向的银纳米线。拍现象是由[110]纳米线的正交基本方向上的晶格间距的不对称性引起的，即，[-110]和[001]方向，这导致两个不同的主惯性矩。因此，发现沿任何其他方向施加的致动基于相对于这两个基本方向的致动角分解成两个正交振动分量，该现象可推广到<110>不同材料的FCC纳米线（Cu、Au、Ni、Pd和Pt）。使用基于硬球假设的离散转动惯量模型来解释拍现象，该模型被用来显示，表面效应增强拍现象，而效果随着纳米线的横截面尺寸或纵横比的增加而减小。最重要的是，由于拍现象的存在，我们证明了在共振实验中，只有一个单一的频率分量预计将被观察到，此外，对于大范围的致动角，较低的频率比较高的频率更可能被检测到，这意味着从共振获得的杨氏模量的实验预测实际上可能低于预测。因此，本研究具有显着的影响，通过共振测试获得的杨氏模量的实验解释。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
