佛罗里达大学李在成
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佛罗里达大学的一个研究小组，由Dr
冯教授与
佛罗里达理工学院的史蒂文·肖现在已经展示了在射频下工作的纳米级机械谐振器中极其高效的机械信号放大
这项研究中使用的器件可能是表现出放大的最小机械谐振器，并且所获得的增益是迄今为止所有机械器件中已知的最高的
位移放大是基于机械运动的“参数泵浦或参数放大”来实现的
参数放大主要可以在系统参数被两倍频率调制时实现
参数放大的一个简单例子是一个玩秋千的孩子
儿童可以在一个周期内周期性地站立和蹲下两次，以增加或“放大”摆动幅度，而无需任何人帮助推动
研究人员已经在微小的纳米级器件中实现了参量放大
本研究中展示的纳米级鼓面机械参量放大器由原子级薄的二维半导体二硫化钼(MoS2)膜组成，其中鼓面的厚度为0
7, 2
8, 7
7纳米带1
直径8微米，0
0018–0
体积为020立方米
纳米鼓通过将从大块晶体剥离的纳米片转移到微腔上来制造悬浮的原子级薄纳米鼓
研究人员使用调幅激光播放纳米鼓
当激光轻轻“击中”纳米鼓时，光能转化为热量，如果热激励的频率是器件共振频率的两倍，热应力可以参数化地“播放”或“泵送”器件
这种参数泵送过程使纳米鼓以更大的振幅振动，类似于大得多的打击乐器
研究人员发现，半导体二氧化硅纳米鼓中的光热效应与其他假设的由硅等主流半导体材料组成的纳米器件相比非常有效，这要归功于原子级薄二氧化硅纳米片有趣的热、光学和机械特性
纳米级器件表现出高达3600的巨大参量放大增益，这是迄今报道的所有纳米/微米级机械谐振器已知的最高测量参量增益
巨大的参数增益源于器件最终的轻薄特性
这些器件的厚度相当于原子的大小，这导致了微型机械器件中极高的参数增益
高效的参数放大可以适用于检测超小的机械运动
在纳米级机械装置中，具有有效的位移信号转导方法是具有挑战性的
它经常连接到电子电路，但是位移信号经常叠加在更大的电背景和来自读出电子设备的噪声上
使用参数放大，有可能在电转导之前首先在机械域中直接放大信号，允许我们减轻过量的放大器噪声
参量放大的额外好处是参量放大补偿了谐振器的固有能量损失，这将机械振动限制在非常窄的频率带宽内
与参数放大之前的频率响应相比，在纳米级谐振器中已经证明了高达180，000的线宽或带宽窄化因子，大大提高了选择谐振频率的能力
研究人员解释说，窄线宽对于某些应用至关重要，包括构建精密时钟，因此本研究中展示的参数放大将有助于构建高性能时序器件
研究人员坚信，这项工作将会引起广泛而巨大的兴趣，并将在新兴的原子材料和器件、纳米机电(NEMS)传感器和致动器、纳米谐振器的参数操作以及纳米力学领域产生重大影响
研究人员还可以预期，当通过精心设计和改进的工程控制来实现时，这种微型器件将成为一种强大的方法，并可能成为实现高性能传感和其他信息处理器件的新范例，在经典和量子工程、计量和其他应用中，参数放大将发挥重要作用
这项工作现在已被应用物理评论正式接受
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