p Um professor, um pesquisador de pós-doutorado e um estudante de graduação pulam em um trampolim. p Não, não é a primeira linha de uma piada. É uma configuração para a explicação de uma nova pesquisa liderada por Cornell envolvendo o material milagroso grafeno. Um grupo liderado por Roberto De Alba, estudante de graduação em física, e Jeevak Parpia, professor e chefe do departamento de física, publicou um artigo em Nature Nanotechnology em relação a mais uma aplicação para o versátil, Super forte, material superleve.

p Seu papel, "Acoplamento fônon-cavidade ajustável em membranas de grafeno, "foi publicado em 13 de junho e descreve a capacidade de usar a tensão do grafeno como uma espécie de mediador entre os modos vibracionais, permitindo a transferência direta de energia de uma frequência para outra. De Alba foi o autor principal.

p Agora, de volta ao trampolim. Vamos estabelecer que o professor salta a um ritmo lento, o pós-doutorado com taxa média e o aluno de pós-graduação com taxa rápida. Eles representam os modos naturais do trampolim, que representa o grafeno.

p Se o professor iniciar seu salto lento primeiro, seguido pelo aluno de graduação em um ritmo muito mais rápido, o pós-doutorado - em virtude do salto que já está acontecendo - é forçado a saltar, em seu próprio ritmo. O que mais, os saltos do professor tornam-se muito mais altos do que eram inicialmente, à medida que a energia é transferida para ele dos saltadores mais rápidos. Este cenário não vai realmente acontecer no seu quintal, mas ocorre no grafeno por causa de seu alto "módulo de elasticidade" - uma propriedade do material que significa que qualquer vibração causará grandes mudanças na tensão da membrana.

p Ao aplicar este conceito, o grupo fabricava "tambores" de grafeno com diâmetros variando de 5 a 20 micrômetros (1 milhão de micrômetros =1 metro). Esses tambores podem ser colocados em movimento por um campo elétrico alternado ou pelas vibrações térmicas aleatórias de seus átomos constituintes (as mesmas vibrações atômicas que definem a temperatura de um objeto); o movimento é detectado por interferometria a laser, um método desenvolvido há vários anos em Cornell no grupo de Harold Craighead. Craighead é o Professor de Engenharia Charles W. Lake Jr. e um colaborador neste trabalho.

p A voltagem externa aplicada à membrana de grafeno atua como uma espécie de "pino de sintonia" para controlar a tensão da membrana e projetar o acoplamento necessário para controlar um modo de oscilação, estimulando o outro.

p "Mostramos que há um efeito que converterá a energia de um modo mecânico para outro modo mecânico, "De Alba disse." Isso nos permite amortecer ou amplificar as vibrações de um modo, ativando o outro modo.

p "Você é capaz de alterar a frequência fundamental do movimento deste objeto ... essencialmente, seu movimento térmico, simplesmente aplicando voltagem, "Parpia disse.

p O termo "cavidade de fônon" foi escolhido, De Alba disse, porque o efeito mecânico é semelhante ao de uma cavidade óptica, que pode ser usado para converter a energia da luz laser em movimento mecânico. Fônons são quase-partículas usadas para descrever vibrações da mesma forma que fótons são partículas de luz.

p Esta descoberta abre caminho para a aplicação de ressonadores mecânicos de grafeno em aplicações de telecomunicações - por exemplo, como misturadores de frequência.

p "E porque o grafeno tem apenas um átomo de espessura, tem uma massa tão baixa que é um sensor de força muito bom, sensor de gás ou sensor de pressão, "De Alba disse." Poderia ser usado em laboratórios de pesquisa para estudar forças ultra-fracas. "

p Além disso, quando resfriado a quase zero absoluto, esses ressonadores podem desempenhar um papel fundamental na detecção dos sinais quânticos mais fracos e na identificação e desenvolvimento de novos, tecnologias de telecomunicações seguras.