近日,中国科学院院士、中国科学技术大学教授杜江峰领导的研究组在纳米力学研究中取得系列进展,使用新方法在实验上产生了超强非线性效应并实现非对称的振动传播,相关研究成果分别发表在《自然-通讯》和《物理评论快报》上。纳米力学主要研究纳米尺度物质的力学性质和动力学问题,有非常广泛和重要的科研和应用价值。
传统的力学系统通常由牛顿力学描述,而纳米力学可以实现传统力学体系无法实现的功能和动力学特性,近年来受到了广泛的关注。中国科大研究组最近完成的两个工作,包括产生超强非线性效应和非对称的振动传播,实现了纳米力学领域的重要进展,对未来该领域的基础和应用研究起到了重要推动作用。
研究人员另辟蹊径,首次提出了通过单个化学键与纳米机械耦合产生非线性的新方法,并在实验上加以实现,其非线性响应强度比之前报道的最高指标高出一万倍,而且可大范围精确调节。在此基础上,研究人员首次观测到由微弱布朗运动引起的双稳态动力学,标志着纳米力学系统首次达到热非线性区。超强非线性的产生对开展基于纳米力学的宏观量子效应的研究,以及实现诸如高频引力波等极微弱力学信号的测量,都有着重要的意义。
研究人员在理论上构造出了一种新型的人工晶体,其“原子”间的相互作用受外界参数含时的调制,从而晶格的时间反演被破坏,并产生不再可逆的机械波传输。研究人员构造出一个由九个“原子”构成的晶体,并通过固态纳米力学芯片加以实现,由于机械波对应于射频波段,该工作也同时首次实现可编程射频信号的非对称传输。