據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)與其他合作者及本源量子計(jì)算有限公司合作，實(shí)現(xiàn)了基于石墨烯的可滑動(dòng)納米機(jī)電諧振器。相關(guān)研究成果新近發(fā)表于《自然·通訊》上。

一個(gè)振動(dòng)物體的振動(dòng)性質(zhì)受到其固定方式的影響，這一規(guī)律不僅激勵(lì)人們?cè)诤暧^世界發(fā)明了各式各樣獨(dú)具特色的樂器，也指引人們?cè)谖⒂^尺度上設(shè)計(jì)制備不同類型的力學(xué)諧振器。其中，納米機(jī)電諧振器具有質(zhì)量輕、頻率高和品質(zhì)好，以及可調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，在靈敏探測(cè)、信號(hào)傳感和信息處理等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但這些納米機(jī)電諧振器通常是被穩(wěn)定地固定在襯底上，能否在納米尺度上實(shí)現(xiàn)其他的固定方式，從而對(duì)納米機(jī)電諧振器的力學(xué)性能進(jìn)行調(diào)控，逐漸地成為研究者們關(guān)注的問(wèn)題。

作為二維材料的石墨烯，具有原子級(jí)平整的界面，其優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，使其成為研究納米力學(xué)，制備納米機(jī)電諧振器的理想材料。郭光燦院士團(tuán)隊(duì)郭國(guó)平教授研究組在前期研究工作中，發(fā)展出了一套預(yù)先刻蝕襯底、制備電極再轉(zhuǎn)移石墨烯的納米機(jī)電諧振器制備方式。在這樣制備的器件中，石墨烯可以在支撐電極上滑動(dòng)。

為了解釋這一新奇的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)提出了可滑動(dòng)納米機(jī)械振子模型：一方面，增加?xùn)艍簛?lái)提高石墨烯中的應(yīng)力，使諧振頻率上升；另一方面，在柵壓產(chǎn)生的靜電力作用下，石墨烯在固定點(diǎn)處發(fā)生了滑動(dòng)，使懸浮部分的長(zhǎng)度增加，降低了諧振頻率。利用這一模型進(jìn)行理論計(jì)算，研究團(tuán)隊(duì)很好地復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明，可滑動(dòng)納米機(jī)電諧振器可以為納米摩擦力學(xué)研究提供新的研究方法和平臺(tái)。

正如中國(guó)古琴、印度西塔琴和日本三味線等東方樂器一樣，它們獨(dú)特的音色來(lái)源于琴弦振動(dòng)時(shí)固定點(diǎn)的含時(shí)變化。在納米尺度的可滑動(dòng)納米機(jī)電諧振器中，滑動(dòng)所引入的含時(shí)邊界條件將極大地豐富器件的振動(dòng)性質(zhì)，提供全新的器件力學(xué)性能調(diào)控手段。這一研究結(jié)果展示了在納米尺度上實(shí)現(xiàn)新型固定方式的可能性。