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星空体育官网入口网站科普：石墨烯新技能-可調晶格振動
圖1：圖為被氦離子束切割出孔洞的石墨烯（灰色）在電鏡下的照片，由於中間孔洞的存在，石墨烯的密度產生了周期上的變化。這一結構導致了超位置的振動模式以及力學帶隙的產生。這一聲子係統的振動頻率可通過機械張力在50MHz至217MHz之間調節。來源：K. Höflich/HZB
沒有電子和光子學，就不會存在計算機，智能手機，傳感器甚至是信息和通信技術。在未來幾年中，新的聲子學領域可能會進一步擴展這些選項。聲子領域與理解並控製固體中的晶格振動（聲子）有關。然而，為了實現聲子裝置，必須要能像在通常狀態下控製電子和光子那樣，精確地控製晶格振動。
聲子晶體
聲子設備的關鍵構件是聲子晶體，這是一種人工構建的結構，其中諸如剛度，質量或機械應力之類的屬性呈周期變化。聲子器件可被用作聲波導，聲子透鏡和防振罩，並且可能在未來實現機械量子位。但是，直到現在，這些係統仍以固定的振動頻率運行。我們尚不能以受控的方式更改其振動模式。
圖2來源：Pixabay
石墨烯中的周期性孔型
現在，柏林自由大學和HZB的團隊首次展示了一種控製。他們使用了石墨烯，碳單質的一種形式，其中碳原子二維互連，形成一個扁平的蜂窩狀結構。使用聚焦的氦離子束，該團隊能夠在石墨烯上切割出周期性的孔洞圖案。此方法可通過CoreLab CCMS（相關顯微鏡和光譜學）實現。柏林費迪南德·布勞恩研究所的組長兼HZB的客座科學家KatjaHöflich博士解釋說：“我們必須對工藝進行大量優化，以在石墨烯表麵切出規則而又不碰到相鄰孔的模式。”
圖3來源：Pixabay
帶隙和可調性
該研究的第一作者Jan N. Kirchhof現在發表在《納米快報》上，他計算了該聲子晶體的振動特性。他的仿真表明，在一定的頻率範圍內，振動模式不會發生。類似於固體中的電子帶隙，該區域是力學帶隙。利用帶隙可以定位不同振動模式，而免受環境影響。這裏的特殊之處在於：“仿真表明，通過施加由柵極電壓引起的機械壓力，我們可以快速而有選擇地將聲子係統從50MHz調諧到217MHz。” Jan Kirchhof說。
未來的應用
FU工作組負責人Kirill Bolotin教授解釋說：“我們希望我們的研究結果能進一步推動聲子學領域發展。我們希望發現一些基本的物理學原理，並開發出可以應用於例如超靈敏光電傳感器甚至量子技術的技術。” HZB的新聲子晶體的第一個實驗已經在他的團隊中進行。
翻譯：曾欣欣
審校：董子晨曦
引進來源：柏林亥姆霍茲材料與能源中心
引進鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/hbfm-nso030121.php
本文來自：環球科學
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沒有電子和光子學，就不會存在計算機，智能手機，傳感器甚至是信息和通信技術。在未來幾年中，新的聲子學領域可能會進一步擴展這些選項。聲子領域與理解並控製固體中的晶格振動（聲子）有關。然而，為了實現聲子裝置，必須要能像在通常狀態下控製電子和光子那樣，精確地控製晶格振動。
聲子晶體
聲子設備的關鍵構件是聲子晶體，這是一種人工構建的結構，其中諸如剛度，質量或機械應力之類的屬性呈周期變化。聲子器件可被用作聲波導，聲子透鏡和防振罩，並且可能在未來實現機械量子位。但是，直到現在，這些係統仍以固定的振動頻率運行。我們尚不能以受控的方式更改其振動模式。
圖2來源：Pixabay
石墨烯中的周期性孔型
現在，柏林自由大學和HZB的團隊首次展示了一種控製。他們使用了石墨烯，碳單質的一種形式，其中碳原子二維互連，形成一個扁平的蜂窩狀結構。使用聚焦的氦離子束，該團隊能夠在石墨烯上切割出周期性的孔洞圖案。此方法可通過CoreLab CCMS（相關顯微鏡和光譜學）實現。柏林費迪南德·布勞恩研究所的組長兼HZB的客座科學家KatjaHöflich博士解釋說：“我們必須對工藝進行大量優化，以在石墨烯表麵切出規則而又不碰到相鄰孔的模式。”
圖3來源：Pixabay
帶隙和可調性
該研究的第一作者Jan N. Kirchhof現在發表在《納米快報》上，他計算了該聲子晶體的振動特性。他的仿真表明，在一定的頻率範圍內，振動模式不會發生。類似於固體中的電子帶隙，該區域是力學帶隙。利用帶隙可以定位不同振動模式，而免受環境影響。這裏的特殊之處在於：“仿真表明，通過施加由柵極電壓引起的機械壓力，我們可以快速而有選擇地將聲子係統從50MHz調諧到217MHz。” Jan Kirchhof說。
未來的應用
FU工作組負責人Kirill Bolotin教授解釋說：“我們希望我們的研究結果能進一步推動聲子學領域發展。我們希望發現一些基本的物理學原理，並開發出可以應用於例如超靈敏光電傳感器甚至量子技術的技術。” HZB的新聲子晶體的第一個實驗已經在他的團隊中進行。
翻譯：曾欣欣
審校：董子晨曦
引進來源：柏林亥姆霍茲材料與能源中心
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