توسعه‌ی نوسانگرهای نانومکانیکی

نوسانگرهای نانومکانیکی گزینه‌های مناسبی برای مطالعه‌‌ی محدودیت‌های کوانتومی
حرکت‌های مکانیکی هستند، همچنین از آنها می‌توان در اندازه‌گیری‌های دقیق مختلف
استفاده کرد. هر چند در یک دهه‌ی گذشته پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در زمینه‌ی
نمایشگرها حساس انجام شده‌است و با روش‌های نوری نتایج خوبی به دست آمده؛ از
این روش‌ها فقط برای ذراتی می‌توان استفاده کرد که بزرگ‌تر از طول موج نور
باشند. روش‌های مبتنی بر الکترون (که طول موج بسیار کمتری از نور دارند) هنوز
قابل استفاده نیستند.

روش‌های ساخت جدید ما را قادر می‌سازد تا عناصر مکانیکی روی تراشه را ـ که
دارای مقیاس نانومتری دارند ـ توسعه دهیم؛ اما این عناصر دارای محدودیت‌ هستند.
این محدودیت نبود روش‌های حساس اندازه‌گیری حرکت این عناصر است. گروه تحقیقاتی
مؤسسه‌ی ماکس‌پلانک با ارائه‌ روشی به حل این مشکل پرداخته‌اند. آنها برای این
کار از یک میله‌ی سیلندری شیشه‌ای با قطر تقریبی ۵۰ میکرون استفاده کردند که
می‌تواند نور را در خود ذخیره کند. آنها نشان دادند یک سیلندر شیشه‌ای که نور
از آن تراوش می‌کند، نزدیک میدان نوری، می‌تواند به‌عنوان یک کاوشگر حساس برای
نوسانگرهای نانومکانیکی به کار رود. این کاوشگر قادر به شناسایی نوسانات بسیار
کم‌نور است؛ به طوری که حساسیت اندازه‌گیری این دستگاه برای نانونوسانگرها در
حد نقطه‌ی صفر مکانیک کوانتومی بوده که برای مطالعات بنیادین حائز اهمیت است.
علاوه بر این در شناسایی تک اتم یا تک یون‌ها به‌وسیله‌ی میکروسکوپ‌های نیروی
اتمی یا مغناطیسی نیز می‌توان از این دستگاه بهره جست.

این سیلندر شیشه‌ای (میکروچنبره) در صورتی که دارای طول موج مناسبی باشد،
می‌تواند نور را در خود ذخیره کند، این امر در حالتی اتفاق می‌افتد که شاخص
نوری این چنبره دارای ضریب صحیحی از طول موج نور ذخیره‌شونده باشد. بخش کوچکی
از این نور می‌تواند از چنیره به بیرون تراوش کرده، به‌عنوان کاوشگر عمل کند.
رشته‌ی نازکی از نیترید سیلیکون با طول ۱۵ تا ۴۰ میکرومتر (نانورشته) در کنار
این چنبره قرار می‌گیرد. حال اگر این نانورشته به چنبره نزدیک شود به طوری که
در معرض تراوش نور خروجی از آن قرار گیرد، چنبره و نانورشته با هم برهم‌کنش
خواهند داشت. در این شرایط نانورشته به مانند یک دی‌الکتریک عمل می‌کند و زمانی
که در معرض نور تراوش‌شده از چنبره قرار می‌گیرد، ضریب شکستاش تغییر می‌کند.
این کار موجب تغییر شاص نوری چنبره شده، فرکانس رزونانس آن را تغییر می‌دهد.
این تغییر فرکانس رزونانس به‌راحتی قابل اندازه‌گیری است.