超相干纳米机械谐振器在介电材料附近的非接触摩擦
微米与纳米机械谐振器正成为量子技术、精密传感器和基础科学实验的重要平台。为实现力传感或量子光力学应用,这些器件需与其他系统紧密集成以实现功能化或高效信号读出。随着对纳米机械谐振器损耗机制(尤其是耗散稀释效应)认识的深化,研究人员已开发出具有空前相干特性的谐振器。这类新型超相干微纳机械振荡器的机械品质因数现可在室温下突破10亿,使其力灵敏度优于1 aN/√Hz,超越了最先进的原子力显微镜(AFM)。
在此新型灵敏度阈值下,邻近材料是否会损害机械相干性成为关键科学问题。本研究发现:确实如此。该团队报道了在超相干纳米机械振荡器中由邻近电介质诱发的新型耗散机制。通过研究该效应的参数标度关系,研究人员揭示该机制对低频机械模式影响更显著,其根源在于携带静电荷的谐振器运动引发电介质内部损耗。该现象与原子力显微镜中观察到的非接触摩擦(NCF)具有一致性。这些发现揭示了超相干纳米机械谐振器集成过程中的局限性,并突显了带电缺陷对系统性能的负面影响。
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