Wetenschappers van de Lancaster University en de University of Oxford hebben een nano-elektronisch circuit gecreëerd dat trilt zonder enige externe kracht.

Met behulp van een kleine hangende draad, lijkt op een trillende gitaarsnaar, hun experiment laat zien hoe een eenvoudig nano-apparaat direct beweging kan genereren uit een elektrische stroom. Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurfysica .

Om het apparaat te maken, de onderzoekers namen een koolstofnanobuisje, dat is draad met een diameter van ongeveer 3 nanometer, ongeveer 100, 000 keer dunner dan een gitaarsnaar. Ze monteerden het op metalen steunen aan elk uiteinde, en vervolgens afgekoeld tot een temperatuur van 0,02 graden boven het absolute nulpunt. Het centrale deel van de draad was vrij om te trillen, die de onderzoekers konden detecteren door er een stroom doorheen te leiden en een verandering in elektrische weerstand te meten.

Net zoals een gitaarsnaar trilt als hij wordt aangeslagen, de draad trilt wanneer deze door een oscillerende spanning in beweging wordt gebracht. Dit was precies zoals de onderzoekers hadden verwacht.

De verrassing kwam toen ze het experiment herhaalden zonder de forceerspanning. Onder de juiste omstandigheden, de draad oscilleerde uit eigen beweging.

De nano-gitaarsnaar speelde zichzelf.

Hoofdonderzoeker Dr. Edward Laird van Lancaster University zei:"Het kostte ons een tijdje om erachter te komen wat de trillingen veroorzaakte, maar uiteindelijk begrepen we het. In zo'n klein apparaatje het is belangrijk dat een elektrische stroom uit individuele elektronen bestaat. De elektronen springen één voor één op de draad, elk een duwtje in de rug. Meestal zijn deze pushes willekeurig, maar we realiseerden ons dat als je de parameters precies goed regelt, ze zullen synchroniseren en een oscillatie genereren."

Dus welke noot speelt de nano-gitaar?

"De nanobuis is veel dunner dan een gitaarsnaar, dus het oscilleert met een veel hogere frequentie - ver in het ultrasone bereik, zodat geen mens het zou kunnen horen.

"Echter, we kunnen er nog steeds een notitie aan toewijzen. De frequentie is 231 miljoen hertz, wat betekent dat het een A-snaar is, gooide 21 octaven boven de standaardstemming."

De nano-oscillator kan worden gebruikt om kleine krachten te versterken, zoals in nieuwe microscopen, of om de viscositeit van exotische kwantumvloeistoffen te meten. Deze experimenten zullen worden uitgevoerd in een nieuw laboratorium dat Dr. Laird aan het opzetten is in de afdeling Natuurkunde in Lancaster, ondersteund door een subsidie ​​van 2,7 miljoen euro van de Europese Unie.