La maggior parte dei risonatori meccanici smorza (rallenta) in modo lineare ben compreso, ma il lavoro innovativo del prof. Adrian Bachtold e del suo gruppo di ricerca presso l'Istituto catalano di nanotecnologia ha dimostrato che i risonatori formati da grafene su nanoscala e nanotubi di carbonio mostrano uno smorzamento non lineare, aprendo eccitanti possibilità per rivelatori di forza o massa supersensibili.

In un articolo da pubblicare su Nanotecnologia della natura , Il prof. Bachtold ei suoi co-ricercatori descrivono come hanno formato risonatori su nanoscala sospendendo minuscoli fogli di grafene o nanotubi di carbonio e fissandoli a ciascuna estremità. Questi dispositivi, simile alle corde della chitarra, può essere impostato per vibrare a frequenze molto specifiche.

In tutti i risonatori meccanici studiati fino ad oggi, da oggetti di grandi dimensioni di diversi metri fino a componenti minuscoli di poche decine di nanometri di lunghezza, è sempre stato osservato che lo smorzamento si verifica in un modo altamente prevedibile, maniera lineare. Tuttavia, la ricerca del Prof. Bachtold dimostra che questo paradigma di smorzamento lineare non funziona per risonatori con dimensioni critiche su scala atomica. Di particolare importanza hanno dimostrato che lo smorzamento è fortemente non lineare per risonatori a base di nanotubi e grafene, una caratteristica che facilita l'amplificazione dei segnali e notevoli miglioramenti della sensibilità.

La scoperta ha profonde conseguenze. Lo smorzamento è fondamentale per la fisica dei risonatori nanoelettromeccanici, che si trova al centro degli esperimenti quantistici e di rilevamento. Pertanto, molte previsioni che sono state fatte per i dispositivi elettromeccanici su scala nanometrica devono ora essere riviste quando si considerano i risonatori di nanotubi e grafene.

Questa nuova visione delle dinamiche dei risonatori su nanoscala consentirà anche notevoli miglioramenti nelle prestazioni di numerosi dispositivi. Il gruppo del Prof. Bachtold ha già raggiunto un nuovo record nel fattore di qualità per i risonatori al grafene e il rilevamento della forza ultra-debole con un risonatore a nanotubi.

Il lavoro è particolarmente tempestivo perché un numero crescente di gruppi di ricerca in tutto il mondo con background diversi sceglie di studiare risonatori di nanotubi/grafene, che hanno una serie di proprietà unicamente utili.