Fononische kristallen (PnC's) zijn kunstmatige structurele composieten met periodieke modulatie van elastische parameters, en ze zijn in staat om de voortplanting van geluidsgolven te reguleren. Er zijn apparaten met verschillende geometrische parameters gemaakt om de fononbandstructuur te regelen. Het blijft echter een uitdaging hoe de veldaanpassing van de bandstructuur kan worden bereikt.

In een studie gepubliceerd in Nano Letters , heeft een onderzoeksteam onder leiding van prof. Guo Guoping en prof. Song Xiangxiang van de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen experimenteel een op grafeen gebaseerde nano-elektromechanische periodieke array (NEMPA) aangetoond waarmee de onderzoekers een groot aantal quasi-continue resonantiemodi over een groot afstembaar frequentiebereik.

Grafeen is een relatief elastisch tweedimensionaal materiaal met mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met een dunne film. Bovendien maakt de goede geleidbaarheid van grafeen het mogelijk dat het toegepaste elektrische veld de grafeenvlok uitrekt en de spanning wijzigt, waardoor de trillingsfrequentie tijdens dit proces verandert. Daarom is het grootste voordeel van grafeen dat de resonantiefrequentie elektrisch kan worden afgestemd.

De onderzoekers etsten eerst de uniforme periodieke reeks cilindrische nanopilaren op het substraat en maakten vervolgens de elektroden door micro-nano-fabricage. Ten slotte brachten ze het grafeen met de juiste dikte over naar de voorbereide structuur en realiseerden ze het tweedimensionale op grafeen gebaseerde NEMPA-apparaat.

De onderzoekers ontdekten dat het apparaat een groot aantal quasi-continue resonantiemodi vertoonde in een zeer groot frequentiebereik en dat de frequentie kan worden aangepast door de netspanning. De eerste proef om grafeen toe te passen in een tweedimensionale array om PnC's te vormen, levert een afstembaar resonantie-effect over een groot gebied op, wat de mogelijkheden aankondigt om andere materialen te gebruiken voor de vorming van PnC's.

Deze studie bood een veelbelovend platform voor het bestuderen van PnC's op basis van tweedimensionale materialen en hun heterostructuren. "We willen naast grafeen ook andere fenomenen in materialen onderzoeken en we gaan andere geometrische structuren ontwerpen, zoals verschillende arrangementen van nanopillar-arrays", zegt prof. Song. + Verder verkennen

Nieuwe vaardigheden van grafeen:afstembare roostertrillingen