El mundo de los nanosensores puede ser físicamente pequeño, pero la demanda es grande y creciente, con pocas señales de desaceleración. A medida que los dispositivos electrónicos se hacen más pequeños, su capacidad para proporcionar La detección basada en chips de propiedades físicas dinámicas como el movimiento se vuelve un desafío para desarrollar.

Un grupo internacional de investigadores ha dado un giro literal a este desafío, demostrando un nuevo resonador optomecánico a nanoescala que puede detectar el movimiento de torsión con una sensibilidad cercana al estado de la técnica. Su resonador, en el que se acoplan luz, también demuestra la mezcla de frecuencia de torsión, una nueva capacidad para impactar energías ópticas mediante movimientos mecánicos. Informan de su trabajo esta semana en la revista Letras de física aplicada .

"Con los desarrollos de la nanotecnología, la capacidad de medir y controlar el movimiento de torsión a nanoescala puede proporcionar una herramienta poderosa para explorar la naturaleza, "dijo Jianguo Huang de la Universidad Xi'an Jiaotong en China, uno de los autores de la obra. También está afiliado a la Universidad Tecnológica de Nanyang y al Instituto de Microelectrónica, A * STAR en Singapur. "Presentamos un novedoso diseño de 'haz en cavidad' en el que un resonador mecánico de torsión está incrustado en una cavidad óptica de la pista de carreras, para demostrar la detección de movimiento de torsión a nanoescala ".

La luz ya se ha utilizado de formas algo similares para detectar la flexión mecánica o la "respiración" de los nanomateriales. típicamente requieren un acoplamiento complejo y sensible a la fuente de luz. Este nuevo enfoque es novedoso no solo en la detección de pares a nanoescala, sino también en su diseño integrado de acoplamiento de luces.

Usando un método de nanofabricación basado en silicio, Huang y su equipo diseñaron el dispositivo para permitir que la luz se acople directamente a través de una rejilla grabada a una configuración de guía de ondas. llamada cavidad de una pista de carreras, en el que se encuentra el nanoresonador.

"Como la luz se acopla a la cavidad de la pista de carreras a través de un acoplador de rejilla, el movimiento mecánico de torsión en la cavidad altera la propagación de la luz y cambia [la] potencia de la luz de salida, ", dijo Huang." Al detectar la pequeña variación de la luz de salida, los movimientos de torsión se pueden medir ".

Más allá de solo detectar pares en sus brazos de palanca de micrones, los resonadores también pueden afectar las propiedades ópticas resultantes de la señal incidente. La frecuencia de torsión del sistema mecánico se mezcla con las señales ópticas moduladas.

"La parte más sorprendente es que cuando modulamos la luz de entrada, podemos observar la mezcla de frecuencias, "Dijo Huang." Es emocionante para la mezcla de frecuencias, ya que antes solo se ha demostrado mediante modos de flexión o respiración. Esta es la primera demostración de mezcla de frecuencia de torsión, que puede tener implicaciones para la modulación de la señal de RF en el chip, como los receptores superheterodinos que utilizan resonadores mecánicos ópticos ".

Este es solo el comienzo de los usos potenciales de los nanosensores basados ​​en torque. Teóricamente Hay una serie de trucos de frecuencia que estos dispositivos podrían realizar para aplicaciones de detección y procesamiento de señales.

"Continuaremos explorando los caracteres únicos de este sensor optomecánico de torsión e intentaremos demostrar fenómenos novedosos, como la inferencia de acoplamiento optomecánico dispersivo y disipativo oculto detrás de la detección, "Dijo Huang." Para ingeniería, Los materiales magnéticos o sensibles a la electricidad se pueden recubrir en la superficie de los haces de torsión para detectar pequeñas variaciones de los campos físicos. como campos magnéticos o eléctricos para que sirvan como sensores multifuncionales ".