中國科學技術大學的研究團隊利用懸浮在溝槽上的石墨烯納米棒，通過單電子晶體管發現了納米機械運動與電導之間的聯系。該納米機電系統（NEMS）利用溝槽底部的金門控觸點，用于激活或觸發納米棒并探索其能量景觀。

    《納米級》（Nanoscale）刊發中國科學技術大學的郭國平研究團隊將石墨烯納米機械運動耦合到單電子晶體管及其應用試驗的相關研究成果。該論文題為“Coupling graphene nanomechanical motion to a single-electrontransistor”。

    由二維（2D）材料制成的NEMS設備正在迅速成為研究界的重點。簡單地說，它們是將納米級電氣和機械現象結合在一起的設備。潛在的能力幾乎是無止境的，石墨烯是一個主要的候選，因為它具有第二高的楊氏模量。此外，石墨烯的固有強度是鋼的五倍，同時是密度的一部分。

    石墨烯帶的小寬度意味著可用于電子傳導的狀態數量減少，因此當在其端部之間施加電壓時，它起到量子點的作用。通常，量子點在電流——電壓測量中顯示出尖銳的峰值和谷值，這對應于電子的入射和流出。一個電子進入點，表現出一個高峰，并且必須在另一個之前退出，換句話說，它是一個一進一出的排列。這很重要，因為這意味著色帶可用于檢測單個電子對系統的影響。

    施加到溝槽底部的柵極接觸的電壓導致由于靜電相互作用而作用在帶上的力。電壓的大小以及因此形成力來控制色帶的張力，機械振蕩頻率和電化學電位。

    郭國平和他的團隊通過絲帶測量電流時，有了一些非常顯著的發現。當調節施加到色帶端部的交流柵極電壓的頻率時，它們跟蹤諧振機械振蕩頻率，并將其與通過色帶的電流進行比較。令人難以置信的是，他們發現機械運動與單個電子進出帶的流動耦合。

    通過在較高功率下驅動色帶，系統進入非線性狀態，對于較高靈敏度下的質量感測是有用的，它們的計算揭示了一些令人驚訝的數字，質量和力靈敏度分別為10-21 g和10-19 N Hz-0.5。從這個角度看，血紅蛋白和其他典型的蛋白質在這個規模上有質量。

    這些器件的獨特應用可以提供一種將諧振器的機械模式冷卻到基態的可靠方法以及超高的力/質量傳感器。它們還提供了探索超過現有技術解決方案的納米級現象的途徑，可以揭示一系列領域的問題。

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責任編輯：龐雪潔

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