Gebruikmakend van de expertise van het Centre for Nanoscale Materials (CNM) in het ontwerp en de fabricage van apparaten op micro- en nanoschaal, een nieuwe strategie voor het ontwerpen van laagfrequente ruisoscillatoren speelt in op de intrinsieke niet-lineaire fenomenen van micro- en nanomechanische resonatoren. Een team van onderzoekers van de Nanofabrication &Devices Group die samenwerkten met CNICT, werd een fundamentele beperking van dergelijke resonatoren aangepakt. Argentinië.

Mechanische oscillatoren zijn een essentieel onderdeel van bijna elk elektronisch systeem dat een frequentiereferentie vereist voor tijdwaarneming of synchronisatie. Ze worden ook veel gebruikt in op frequentieverschuiving gebaseerde sensoren van massa, kracht, en magnetisch veld. Helaas, omdat de afmetingen van trillende halfgeleiderstructuren worden teruggebracht tot micro- en nanoschaal, hun dynamische respons bij de amplitudes die nodig zijn voor de werking wordt vaak niet-lineair.

In aanvulling, grote verplaatsingsinstabiliteiten en overmatige frequentieruis verminderen hun prestaties aanzienlijk. Bij dit regime in tegenstelling tot het lineaire geval, de resonantiefrequentie is sterk afhankelijk van de trillingsamplitude. Dit verhoogt de frequentieruis van de oscillator aanzienlijk, en daarom, de voordelen van werken bij hogere amplitudes worden ongedaan gemaakt.

De beperking werd overwonnen door twee verschillende trillingsmodi te koppelen via een interne resonantie, waarbij de energie-uitwisseling tussen modi zodanig is dat de resonantie van de ene modus de amplitude- en frequentiefluctuaties van de andere absorbeert. Dit werkt effectief als een stabiliserende mechanische negatieve feedbacklus.

Het resultaat toont aan dat zeer laagfrequente ruisprestaties mogelijk zijn in het niet-lineaire regime en biedt een pad om kwartsoscillatoren te vervangen door nano-elektromechanische systeemtechnologie.