Ricercatori del Tata Institute of Fundamental Research, Bombay, hanno dimostrato la capacità di manipolare le vibrazioni di un tamburo di spessore su scala nanometrica, realizzando il tamburo più piccolo e versatile al mondo. Questo lavoro ha implicazioni nel migliorare la sensibilità dei piccoli rilevatori di massa - molto importante nel rilevare la massa di piccole molecole come i virus. Questo apre anche le porte per sondare nuovi entusiasmanti aspetti della fisica fondamentale.

Il lavoro, recentemente pubblicato sulla rivista Nanotecnologia della natura , fatto uso di grafene, un materiale meraviglioso dello spessore di un atomo, per fabbricare tamburi che hanno frequenze meccaniche altamente sintonizzabili e accoppiamento tra varie modalità. L'accoppiamento tra le modalità si è dimostrato controllabile, il che ha portato alla creazione di nuovi, modalità ibride e, ulteriore, consentito l'amplificazione delle vibrazioni.

L'esperimento consisteva nello studio dei modi vibrazionali meccanici, o "note", simile a un tamburo musicale. Le ridotte dimensioni del tamburo (diametro 0,003 mm, o 30 volte più piccolo del diametro di un capello umano) ha dato origine a frequenze vibrazionali elevate nell'intervallo di 100 Mega Hertz, il che implica che questo tamburo vibra 100 milioni di volte in un secondo. Il lavoro svolto dall'autore principale, Dottorando John Mathew, nel gruppo di nanoelettronica guidato dal Prof. Mandar Deshmukh, ha mostrato che le note di questi tamburi potevano essere controllate facendo uso di una forza elettrica che si piega, o ceppi, il tamburo. La piegatura del tamburo ha anche causato l'interazione tra diverse modalità del tamburo. Questo porta a uno sciabordio di energia tra due note.

"Utilizzando questa interazione mostriamo ora che l'energia può essere trasferita tra i modi portando alla creazione di nuove 'note' nel tamburo", dice il prof. Deshmukh. La velocità di trasferimento dell'energia potrebbe essere controllata con precisione da segnali elettrici che modulano l'accoppiamento. Il lavoro, Inoltre, ha fatto uso dell'accoppiamento in modalità meccanica per manipolare l'energia persa nell'ambiente e ha dimostrato l'amplificazione del movimento vibrazionale, equivalente ad un aumento del suono del tamburo.

A basse temperature, le alte frequenze meccaniche permetterebbero studi di trasferimento di energia di natura quantomeccanica tra le note. L'accoppiamento tra varie note del tamburo potrebbe anche essere progettato per funzionare come circuiti logici meccanici e portare a miglioramenti nell'elaborazione delle informazioni quantistiche. La capacità di amplificare il movimento meccanico aiuterà anche a migliorare la sensibilità dei sensori basati su tamburi su scala nanometrica.