奈米共振器：一個原子也測得到
- 上線日期：2012/4/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員首次測量出氣體分子如何物理吸附(physisorb)在振動中的奈米機電共振器(nanoelectromechanical resonator)表面，以及這些吸附子(adsorbate)如何擾動並產生噪訊。瞭解分子在奈米尺度表面的行為有助於在未來製造出更佳的奈米元件。
吸附於材料表面的單一原子難以直接觀察，然而近年來研究人員已研發出超靈敏的共振奈米機電系統(nanoelectromechanical system, NEMS)，這類系統具有極高的品質因子(quality factor)，可以測量到數個甚至單一吸附鈍氣分子，因此可用來探究表面吸附子在寬僅數奈米的表面上的行為。
加州理工學院的Michael Roukes研究團隊以NEMS共振器來研究氙氣原子如何在裝置表面移動。此共振器是由100 nm厚的碳化矽膜所構成，振動頻率為190 MHz。研究人員利用高精準鎖頻追蹤電路來即時紀錄共振器頻率的變動。當氙氣分子吸附於共振器表面時，振動頻率會改變，分析此頻率改變便可計算出吸附粒子的質量。
藉由測量質量變動(mass fluctuation)，或稱統計噪音(statistical noise)，該團隊發現原子會沿著一維裝置擴散。團隊成員之一的Philip Feng表示，噪音的兩個主要來源為吸附-脫附過程及表面擴散，他們證實後者為此實驗中噪訊產生的主要機制。此外研究人員也發現，在低維度系統中表面擴散造成的噪訊在頻譜上呈現出新的冪次法則(power law)，而這在古典振子上是前所未見的。
瞭解奈米元件表面吸附子的行為有助於科學家思考如何藉由控制表面物理性質來操縱吸附粒子，這對基礎研究以及科技應用皆十分重要。詳見Nano Lett.｜DOI: 10.1021/nl2003158。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/45693
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
- 相關附件: