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以石墨烯鼓製作運動感測器與記憶晶片

公告類型: 奈米新知
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荷蘭台夫特(Delft)大學的研究人員最近表示,拜光機誘發透明現象(optomechanical induced transparency, OMIT)之賜,利用共振的石墨烯鼓(graphene drum)所製造的裝置可望作為行動電話的運動感測器,或是量子電腦的記憶晶片。

石墨烯鼓是由二維的碳薄片所組成,這些薄片會在特定頻率產生共振。作為鼓之用的石墨烯是藉由膠帶法從石墨烯上剝離下來原子厚度的碳。由Gary Steele帶領的荷蘭團隊將石墨烯鼓與超導微波空腔結合,製造出極度靈敏的運動感測器。在光機共振腔裡,碳薄片像鏡子一般反射微波光子。測量反射光子形成的干涉,科學家便能察覺石墨烯薄片小至17飛米(femtometer)的位移,這只不過是一顆原子直徑的1/10000

團隊成員Vibhor Singh指出,微波不只能幫助偵測石墨烯鼓的震動,更能對鼓施力。光子造成的輻射壓力通常太微弱,難以測得,但由於石墨烯薄片質量極輕,加上能測量共振腔微小位移的能力,該團隊可以利用入射微波讓石墨烯「隨節奏起舞」。

光機誘發透明現象證明了機械共振器與超導微波空腔之間發生了光學機械耦合,這讓研究人員得以控制石墨烯薄片的移動。選擇適當的微波光子發射「節奏」,該團隊可以做出一套裝置,利用鼓的機械運動放大微波訊號,甚至能將微波訊號儲存在機械運動中10 ms之久,因此石墨烯鼓能作為記憶晶片,甚至是量子記憶晶片。

Steele表示,該團的長期目標要利用2D石墨烯鼓來研究量子運動。量子石墨烯鼓的特性能儲存量子訊息,就與一般電腦RAM晶片儲存資訊的原理相同,不同的是,量子系統可以同時處於1與0的「量子疊加態」,因而能以傳統電腦數倍的速度進行計算。在此之前,光機元件都是以「由大至小」(top-down)的技術所製作,因此該團隊的方法開啟了一扇門,讓科學家能探索並駕馭晶體的獨特特性。詳見Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2014.168。


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=985
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝 
發布日期: 2014/10/17
發布人員: 王芊樺