Investigadores del Instituto Tata de Investigación Fundamental, Mumbai, han demostrado la capacidad de manipular las vibraciones de un tambor con un grosor de escala nanométrica, creando el tambor más pequeño y versátil del mundo. Este trabajo tiene implicaciones para mejorar la sensibilidad de pequeños detectores de masa, muy importante para detectar la masa de moléculas pequeñas como virus. Esto también abre las puertas para explorar nuevos y emocionantes aspectos de la física fundamental.

La obra, publicado recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza , hizo uso de grafeno, un material maravilloso de un átomo de espesor, para fabricar tambores que tienen frecuencias mecánicas altamente sintonizables y acoplamiento entre varios modos. Se demostró que el acoplamiento entre los modos era controlable, lo que condujo a la creación de nuevos modos híbridos y, más lejos, Permitió la amplificación de las vibraciones.

El experimento consistió en estudiar los modos vibracionales mecánicos, o 'notas', similar a un tambor musical. El pequeño tamaño del tambor (diámetro 0,003 mm, o 30 veces más pequeño que el diámetro del cabello humano) dieron lugar a altas frecuencias vibratorias en el rango de 100 Mega Hertz, lo que implica que este tambor vibra 100 millones de veces en un segundo. El trabajo realizado por el autor principal, Estudiante de doctorado John Mathew, en el grupo de nanoelectrónica dirigido por el profesor Mandar Deshmukh, demostró que las notas de estos tambores pueden controlarse haciendo uso de una fuerza eléctrica que se dobla, o cepas, el tambor. La flexión del tambor también provocó que diferentes modos del tambor interactuaran entre sí. Esto conduce a un chapoteo de energía entre dos notas.

"Usando esta interacción ahora mostramos que la energía se puede transferir entre los modos que conducen a la creación de nuevas 'notas' en el tambor", dice el profesor Deshmukh. La tasa de transferencia de energía podría controlarse con precisión mediante señales eléctricas que modulan el acoplamiento. La obra, además, hizo uso del acoplamiento de modo mecánico para manipular la energía perdida en el medio ambiente y demostró la amplificación del movimiento vibratorio, equivalente a un aumento en el sonido del tambor.

A bajas temperaturas, las altas frecuencias mecánicas permitirían estudios de transferencia de energía de naturaleza mecánica cuántica entre las notas. El acoplamiento entre varias notas del tambor también podría diseñarse para funcionar como circuitos lógicos mecánicos y conducir a mejoras en el procesamiento de información cuántica. La capacidad de amplificar el movimiento mecánico también ayudará a mejorar la sensibilidad de los sensores basados ​​en tambores a nanoescala.