나노기술 및 정책 정보

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● 스위스 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(EPFL)의 Tobias J. Kippenberg 교수 연구팀이 공진기 대칭으로 낮은 기계적 손실을 유도하여 수십억 번 진동하는 나노기계 발진기를 개발

● 발진기의 수명은 품질계수(에너지가 70% 감소할 때까지 공진기가 진동하는 횟수)에 의해 결정되며, 품질계수는 미약한 힘의 감지와 양자 효과 관찰을 제한하는 열잡음 수준을 결정하므로 중요한 요소임.

● 연구팀은 꼭짓점이 고정된 정다각형(regular polygon)이 높은 품질계수로 주변의 진동 모드를 지원하는 것을 제시하였는데 이는 정다각형이 잡아당겨지고 있는 상황에서 구조물의 탄력 특성과 결합된 정다각형의 기하학적 대칭의 결과

● 이러한 개념으로 제작된 공진기는 높은 품질계수를 달성하였을 뿐만 아니라 비슷한 성능을 가진 장치보다 20배 더 작아 빛을 이용해 양자 수준에서 기계적 진동을 측정하고 제어할 때 활용 가능

● 연구팀은 광학 간섭계를 사용하여 다각형 공진기의 위치 변동 측정을 통해 1aN (attonewton)의 낮은 힘 변동을 측정할 수 있는 것을 확인하였으며, 이 수준의 감도는 최첨단 원자력 현미경 수준과 유사

※ PHYSICAL REVIEW X 게재(2022.05.12.), “Perimeter Modes of Nanomechanical Resonators Exhibit Quality Factors Exceeding 10⁹ at Room Temperature”