Un nou tipus de nanosensor òptic utilitza el parell per al processament del senyal

El món dels nanosensors pot ser físicament petit, però la demanda és gran i creixent, amb poca senyal de desacceleració. A mesura que els dispositius electrònics són més petits, la seva capacitat de proporcionar una detecció precisa i basada en xips de propietats físiques dinàmiques com el moviment, esdevé un desafiament per desenvolupar-se.

Un grup internacional d'investigadors ha fet un gir literal en aquest repte, demostrant un nou ressonador optomecànic a escala nanomètrica que pot detectar moviment torsional en la sensibilitat més avançada de l'estat de la tècnica. El seu ressonador, en el qual es relaciona la llum, també demostra la barreja de freqüència torsional, una nova capacitat per impactar energies òptiques usant moviments mecànics.
"Amb l'evolució de la nanotecnologia, la capacitat de mesurar i controlar el moviment torsional a la nanoescala pot ser una poderosa eina per explorar la natura", va dir Jianguo Huang de la Universitat de Xi'an Jiaotong a Xina, un dels autors del treball. També és afiliat a la Universitat Tecnològica de Nanyang i a l'Institut de Microelectrònica, A * STAR a Singapur. "Presentem un nou disseny de cavitats en cavitat en el qual un ressonador mecànic torsional està incrustat en una cavitat òptica de pista, per demostrar la sensació de moviment torsional a escala nanomètrica".

La llum ja s'ha utilitzat de manera semblant a la detecció de la flexió mecànica o respiració de nanomaterials, que solen requerir un acoblament complex i sensible a la font de llum. Aquest nou enfocament no només és nou en la detecció de parells de nanoescala, sinó també en el seu disseny d'acoblament de llum integrat.
Mitjançant un mètode de nanofabricació basat en el silici, Huang i el seu equip van dissenyar el dispositiu per permetre que la llum s'adhereixi directament a través d'una reixeta dentada a una configuració de guia d'ona, anomenada cavitat de ròtula, en la qual s'assenta el nanoresonador.
"A mesura que la llum s'acobla a la cavitat de la pista a través d'un acoblador de reixeta, el moviment torsional mecànic a la cavitat altera la propagació de la llum i canvia la potència de la llum de sortida", va dir Huang. "Detectant la petita variació de la llum de sortida, es poden mesurar els moviments torsionals".
Més enllà de la detecció de parells en els seus braços de palanca de longitud de micra, els ressonadors també poden afectar les propietats òptiques resultants del senyal incident. La freqüència torsional del sistema mecànic es barreja amb els senyals òptics modulats.
"La part més sorprenent és que quan modifiquem la llum d'entrada, podem observar la barreja de freqüència", va dir Huang. "És emocionant per a la barreja de freqüències, ja que només s'ha demostrat per modes de flexió o respiració. Aquesta és la primera demostració de la barreja de freqüència torsional, que pot tenir conseqüències per a la modulació del senyal RF en xip, com ara receptors super heterodinos utilitzant òptica ressonadors mecànics".

Aquest és només el començament dels usos potencials dels nanosensors basats en parell. Teòricament, hi ha una sèrie de trucades de freqüència que aquests dispositius podrien tenir per a processos de processament i detecció de senyals.
"Seguirem explorant caràcters únics d'aquest sensor optomecànic torsional i intentarem demostrar nous fenomens, com la inferència d'un acoblament optomecànic dispersiu i dissipatiu amagat darrere de la detecció", va dir Huang. "Pel que fa a l'enginyeria, els materials magnètics o elèctricament sensibles es poden recobrir a la superfície de les bigues torsionals per detectar petites variacions de camps físics, com ara camps magnètics o elèctrics que serveixen de sensors multifuncionals".

Font: PHYSorg