オプトメカニクス：振動子を極限まで追い込む

前回に引き続き、2019年度の6号目のネイチャーのハイライトより。
 

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オプトメカニクス：振動子を極限まで追い込む
Nature 566, 7742
2019年2月7日

機械振動子は、信号処理から生物学的検出まで幅広い用途に用いられ、量子力学の基礎の検証にも使用できる。カーボンナノチューブは、機械的特性と微小さゆえに、そうした振動子用として魅力的な材料である。しかし、そうしたデバイスの小型化が進むにつれ、振動はますます複雑になる。P McEuenたちは今回、カーボンナノチューブの熱振動を実時間で高い感度と時間分解能で直接測定することによって、これまで検出されていなかった領域のダイナミクスを明らかにしている。これによって、ブラウン運動の極限における非線形機械系の研究が可能になり、新しい応用への道が開かれる。

Letter p.89

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本論文においては、日本語版本誌では、「オプトメカニクス：カーボンナノチューブの実時間振動」と題されています。

フルテキストを直訳しますと・・・

カーボンナノチューブのリアルタイム振動
 

となり、Abstractを直訳しますと・・・

小型機械振動子の分野は急速に進化しており、信号処理、生物学的検出[1]、量子力学の基礎試験2などの新しい用途があります[2]。機械的振動子の寸法がカーボンナノチューブ共振器のように分子スケールに縮小すると、[3,4,5,6,7]、それらの振動はますますカップリングされ、弱い熱変動でさえ振動子が非線形になるまで強く相互作用します[8,9]、 [11,12,13]。このスケールのメカニズムには、リアルタイムで動きを検出する効率的な方法が不足しているため、未踏の豊富なダイナミクスがあります。ここでは、高精度のマイクロメートルスケールの窒化ケイ素光学キャビティを高感度フォトニック顕微鏡として使用して、カーボンナノチューブの熱振動をリアルタイムで直接測定します。 700 fm Hz-1 / 2の高い変位感度とこの手法の優れた時間分解能により、以前の時間平均測定では検出されなかったダイナミクスの領域と、ほぼ3桁の室温コヒーレンスを発見することができました。以前に報告されたものよりも長い。コヒーレンスの矛盾は、非線形システムで見られるフェルミ–パスタ–ウラム–シンゴウの再発に類似した長時間の非平衡ダイナミクスに起因することがわかります[14]。私たちのデータは、振動エネルギーが複数の共振モード間で繰り返し共有される、弱く混oticとした機械的呼吸器の出現を明らかにします。これは、単純な数値モデルを使用して再現できる動力学です。これらの実験は、ブラウンの極限における非線形機械システムの研究を開き（つまり、システムが熱変動のみによって駆動される場合）、カーボンナノチューブ共振器用の統合された高感度の高帯域幅ナノフォトニックインターフェイスを提示します。
 

となります。

フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。

Full Text：Letter p.89

Real-time vibrations of a carbon nanotube

Data availabilityによりますと・・・

この研究の結果を裏付けるデータは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。
 

究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「生化学：自然が作るN–N結合」を取り上げます。

※巡回途中ですが、取り上げないといけないデータが溜まっているため、取り急ぎ、連続投稿で取り上げさせていただきました。
 
※体調が安定しないため休み休みで不規則となっております。巡回等が大変遅れております。申し訳ございません。