Mechanische bronnen van dissipatie spelen een sleutelrol in de moderne natuurkunde, met toepassingen die zich uitstrekken over nanomechanica, biomechanica, materiaal kunde, en kwantumcomputers. In klokken en andere vibrerende mechanismen, energieverlies is meestal evenredig met de snelheid van het trillende object. Maar in bijzondere omstandigheden, waarbij een resonantiefrequentie van de resonator precies twee keer zo hoog is als een andere resonantiefrequentie, deze verliezen worden ineens veel groter, omdat er extra energie verloren gaat door de koppeling tussen deze trillingsmodi. Met steun van de European Research Council (ERC), universitair hoofddocent Farbod Alijani en Ata Keşkekler Ph.D. student bij de afdeling Precision and Microsystems Engineering aan de TU Delft, de interactie tussen de trillingstoestanden van een grafeen nanodrum zodanig afgesteld dat de ene modus precies twee keer zo snel trilt als de andere. Daarbij, ze toonden ook aan dat het met dit mechanisme mogelijk is om de dempingskracht te regelen via de koppelingssterkte tussen de twee trillingsmodi.

Ata Keşkekler:"Normaal gesproken de snelheid waarmee het geluid van een gitaarsnaar wegsterft, is onafhankelijk van hoe hard je erop tokkelt. Echter, als we een analogie maken tussen een nanoresonator en een gitaar, in dit werk vinden we een mechanisme dat aangeeft dat als je een andere snaar stemt in de buurt van een noot die het eerste octaaf is van de snaar die wordt gespeeld, de mate van verval wordt afhankelijk van hoe hard je eraan plukt. Hoe dichter bij het octaaf, des te sterker is deze afhankelijkheid."

Omdat er tot nu toe weinig mogelijkheden waren om de dempingskracht in nanosystemen te beïnvloeden, dit onderzoek effent de weg naar spannende mogelijkheden om de oorsprong van dissipatie op nanoschaal beter te begrijpen en ultragevoelige regelbare sensoren te realiseren. Voor deze studie is de onderzoekers werkten samen met collega's van de Ben Gurion University en het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft.

Deze week, Natuur communicatie de resultaten van dit onderzoek gepubliceerd.