A maioria dos ressonadores mecânicos amortece (desacelera) de uma maneira linear bem compreendida, mas o trabalho inovador do Prof. Adrian Bachtold e seu grupo de pesquisa no Instituto Catalan de Nanotecnologia mostrou que os ressonadores formados a partir de grafeno em nanoescala e nanotubos de carbono exibem amortecimento não linear, abrindo possibilidades emocionantes para detectores super-sensíveis de força ou massa.

Em um artigo a ser publicado em Nature Nanotechnology , O professor Bachtold e seus co-pesquisadores descrevem como formaram ressonadores em escala nanométrica, suspendendo minúsculas folhas de grafeno ou nanotubos de carbono e prendendo-os em cada extremidade. Esses dispositivos, semelhante a cordas de violão, pode ser configurado para vibrar em frequências muito específicas.

Em todos os ressonadores mecânicos estudados até hoje, desde objetos grandes com vários metros de tamanho até componentes minúsculos com apenas algumas dezenas de nanômetros de comprimento, sempre foi observado que o amortecimento ocorre de uma forma altamente previsível, maneira linear. No entanto, a pesquisa do Prof. Bachtold demonstra que este paradigma de amortecimento linear se quebra para ressonadores com dimensões críticas na escala atômica. De particular importância, eles mostraram que o amortecimento é fortemente não linear para ressonadores baseados em nanotubos e grafeno, uma característica que facilita a amplificação de sinais e melhorias dramáticas na sensibilidade.

A descoberta tem consequências profundas. O amortecimento é fundamental para a física de ressonadores nanoeletromecânicos, encontrando-se no cerne dos experimentos quânticos e de detecção. Portanto, muitas previsões que foram feitas para dispositivos eletromecânicos em nanoescala agora precisam ser revisadas ao considerar ressonadores de nanotubo e grafeno.

Este novo insight sobre a dinâmica dos ressonadores em nanoescala também permitirá melhorias dramáticas no desempenho de vários dispositivos. Já o grupo do Prof. Bachtold alcançou um novo recorde no fator de qualidade para ressonadores de grafeno e detecção de força ultra-fraca com um ressonador de nanotubo.

O trabalho é particularmente oportuno porque um número crescente de grupos de pesquisa em todo o mundo com diversas origens estão optando por estudar ressonadores de nanotubo / grafeno, que têm uma série de propriedades úteis exclusivas.