Utilizando la experiencia del Centro de Materiales a Nanoescala (CNM) en el diseño y fabricación de dispositivos a micro y nanoescala, una nueva estrategia para diseñar osciladores de ruido de baja frecuencia capitaliza los fenómenos no lineales intrínsecos de los resonadores micro y nanomecánicos. Una limitación fundamental de tales resonadores fue abordada por un equipo de investigadores del Grupo de Nanofabricación y Dispositivos que trabaja con CNICT, Argentina.

Los osciladores mecánicos son un componente esencial de casi todos los sistemas electrónicos que requieren una referencia de frecuencia para el cronometraje o la sincronización. También se utilizan ampliamente en sensores de masa basados ​​en desplazamiento de frecuencia, fuerza, y campo magnético. Desafortunadamente, a medida que las dimensiones de las estructuras semiconductoras vibratorias se reducen a micro y nanoescala, su respuesta dinámica a las amplitudes necesarias para el funcionamiento con frecuencia se vuelve no lineal.

Además, las grandes inestabilidades de desplazamiento y el ruido de frecuencia excesivo degradan considerablemente su rendimiento. En este régimen, a diferencia del caso lineal, la frecuencia de resonancia tiene una fuerte dependencia con la amplitud de oscilación. Esto aumenta considerablemente el ruido de frecuencia del oscilador, y por lo tanto, los beneficios de operar a amplitudes más altas se deshacen.

La limitación se superó al acoplar dos modos vibratorios diferentes a través de una resonancia interna, donde el intercambio de energía entre modos es tal que la resonancia de un modo absorbe las fluctuaciones de amplitud y frecuencia del otro. Esto actúa efectivamente como un circuito de retroalimentación negativa mecánica estabilizadora.

El resultado demuestra que el rendimiento de ruido de muy baja frecuencia es posible en el régimen no lineal y proporciona un camino para reemplazar los osciladores de cuarzo con tecnología de sistemas nanoelectromecánicos.