En couplant efficacement des nanorésonateurs, faites de membranes 2D semiconductrices, avec une plateforme optomécanique, des physiciens du Centre des nanosciences et nanotechnologies (C2N, Université Paris-Saclay/CNRS), en collaboration avec des chercheurs de Pennsylvanie ont réalisé un peigne mécanique de fréquences cohérent possédant un très grand nombre d’harmoniques.
Nous étudions les vibrations mécaniques de matériaux innovants comme les matériaux 2D, d’épaisseurs atomiquement fines, d’un unique nanomètre d’épaisseur. Cette feuille ultrafine résonne comme un tambour et sa fréquence de résonance est exceptionnellement accordable pour un nano objet, à l’image d’une corde de guitare nanométrique. Profitant de cette propriété, nous avons mesuré et ajusté simultanément la vibration du matériaux 2D avec des techniques d'excitation électrique et optique. Nous avons couplé la vibration mécanique ω1, à un signal électrique de fréquence ωp. Nous obtenons une figure artistique en forme de damier (gauche), qui représente le peigne de fréquence ω1 ± m ωp et qui contient jusqu'à 100 harmoniques m et correspondant au modèle théorique (Figure de droite). Des applications potentielles sont le traitement de l'information quantique et le transport de la chaleur
La technologie employée est une mesure optomécanique, la vibration mécanique est mesurée à travers la réflexion d'un laser sur l'échantillon et le mouvement mécanique est activé par un signal électronique et un couplage capacitif
Le groupe mat2D au C2N (https://mat2d.c2n.universite-paris-saclay.fr) est expert dans les propriétés électroniques des matériaux 2D (Graphène, MX et MX2) Nos activités se concentrent sur la conception, la fabrication et les propriétés électroniques de nouvelles hétérostructures hybrides à base de matériaux bidimensionnels, en vue de la réalisation d'une nouvelle génération de dispositifs nanoélectroniques. Cette publication est faite en collaboration avec l’université de Pennsylvanie.
References
Anis Chiout1, Franck Correia1, Meng-Qiang Zhao2,3, A.T. Charlie Johnson3, Debora Pierucci1, Fabrice Oehler1, Abdelkarim Ouerghi1, Julien Chaste1
Multi-order phononic frequency comb generation within a MoS2 electromechanical resonator.
Applied Review Letters, 119 (17), 173102
DOI: https://doi.org/10.1063/5.0059015
Affiliations
1) Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, 91120, Palaiseau, France.
2) Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, 209S 33rd Street, Philadelphia, Pennsylvania 19104 6396, United States
3) Department of Chemical and Materials Engineering, New Jersey Institute of Technology, 138 Warren Street, Newark, New Jersey 07103, United States
Figure (gauche) Peigne de fréquence apparaissant lors de la mesure de la résonance mécanique en fonction des fréquences de drive fD et de pompe fP (droite) Modèle de couplage fort entre la résonance mécanique et les harmoniques du signal électronique. (bas) Schéma du dispositif.
