В России предложен новый подход к созданию механического наногенератора
Научные сотрудники Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН предложили новый подход для создания универсального наномеханического генератора, который может быть использован для взвешивания отдельных молекул, 12 декабря сообщает корреспондентИА Красная Весна.
Главный научный сотрудник, д. ф.-м. н. В. Н. Покровский пояснил, что ученые, работающие в области микро- наномеханики, уже пару десятилетий соревнуются, кто сможет подвесить самую маленькую проволоку и возбудить в ней механические колебания.
«Обычно нанопроволоку подвешивают над электродом –„затвором“. Емкостная связь с „затвором" позволяет и возбуждать, и детектировать ее колебания. Такие структуры могут быть использованы для взвешивания отдельных молекул, обработки радиосигналов, проверки на практике принципов квантовой механики. При низких температурах на них можно даже наблюдать дискретные состояния квантового осциллятора» — говорит ученый.
По его словам, суть нового подхода к этой проблеме в том, что проволочка делается из умного материала, который не только сам деформируется при подаче на него напряжения, но и генерирует электрический сигнал, по которому об этой деформации можно узнать. При этом проволочка представляет собой монокристалл с достаточно простой химической формулой. Например, трисульфид тантала.
Главная «хитрость» такого материала в том, что свободные электроны в них собираются в коллективное состояние и образуют как бы кристалл внутри кристалла. Этот невидимый электронный кристалл может скользить внутри видимого и переносить ток.
Деформация электронного кристалла передается ниточке, и она начинает крутиться, изгибаться и т. д. А еще в ней может возникнуть ультразвуковая волна. И обо всех этих колебаниях электронный кристалл может «сообщить» внешнему миру.
Въедливый читатель может заметить, что такие «умные» материалы всем давно известны. И впрямь, кто ж не знает о пьезоэлектрических зажигалках? Нажмёшь на такой материал — он выдаст напряжение.
И, наоборот: подашь напряжение — он сожмётся. «Пьезоматериалы, конечно, — хорошая вещь, — поясняет Покровский. — Из них даже пытаются делают наномеханические устройства. Да только, чтобы он сжался или растянулся так же, как наши ниточки, нужно подать напряжение в 10000 раз больше…»
Напомним, эта технология, разрабатывается в России при поддержке Российского научного фонда, грант 17-12-01519.
В результате созданы очень простые по сути, но содержащие в себе многолетний опыт научных исследований, универсальные генераторы-детекторы механических колебаний или ультразвуковые резонаторы, которые уже могут работать на частотах порядка сотен мегагерц.
В перспективе будет освоен гигагерцовый диапазон. Эти новые разработки способствуют миниатюризации производства.
