Uno schema di due accoppiati otticamente, oscillatori micromeccanici. Ciascuno è costituito da membrane di nitruro di silicio impostate su un'oscillazione "sbattente" dalla forza della luce. Questa forza leggera accoppia il movimento meccanico degli oscillatori scavando un tunnel attraverso il piccolo spazio tra di loro, che alla fine porta alla loro sincronizzazione. Credito:Mian Zhang/Cornell Nanophotonics Group
(Phys.org)—I fenomeni di sincronizzazione sono ovunque nel mondo fisico, dai ritmi circadiani agli orologi a pendolo affiancati accoppiati meccanicamente attraverso le vibrazioni nel muro. I ricercatori hanno ora dimostrato la sincronizzazione su scala nanometrica, usando solo la luce, non meccanici.
Due minuscoli oscillatori meccanici, sospesi a pochi nanometri di distanza, possono parlare tra loro e sincronizzarsi con nient'altro che la luce, secondo una nuova ricerca pubblicata il 5 dicembre in Lettere di revisione fisica .
Il lavoro è una collaborazione tra i gruppi di ricerca di Michal Lipson, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, e Paul McEuen, il professore di fisica Goldwin Smith, entrambi membri del Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science. Lo studio è presente sulla copertina della rivista e come "suggerimento degli editori, " e il primo autore del documento è Mian Zhang, uno studente laureato nel campo della fisica applicata e dell'ingegneria.
Il gruppo di Lipson aveva precedentemente stabilito che le proprietà ottiche di una struttura di nitruro di silicio su scala nanometrica possono essere manipolate con la luce. Zhang e colleghi hanno fatto un ulteriore passo avanti con questa scoperta dimostrando che due distinti oscillatori micromeccanici posti nel vuoto, ciascuno largo un capello di diametro e distanziati di 400 nanometri l'uno dall'altro, possono essere sincronizzati sia in fase che in frequenza tramite accoppiamento mediato esclusivamente da un campo di radiazione ottica.
I ricercatori hanno dimostrato l'attivazione e la disattivazione di questo accoppiamento e la sintonizzazione delle loro frequenze, grazie a consolidate tecniche di microfotonica che controllano il campo di radiazione ottica, ha detto Zhang.
La robustezza di questo fenomeno potrebbe significare una serie di nuove capacità fotoniche su nanoscala, dicono i ricercatori. Per esempio, potrebbero essere utilizzati in reti di oscillatori sintonizzati per il rilevamento, elaborazione del segnale e circuiti integrati su scala nanometrica.
Il lavoro è stato finanziato in parte dal Center for Nanoscale Systems, un'istruzione integrativa per la ricerca e il tirocinio, e la struttura scientifica e tecnologica di Cornell NanoScale, tutti supportati dalla National Science Foundation.
