中国科学技术大学的研究团队利用悬浮在沟槽上的石墨烯纳米棒，通过单电子晶体管发现了纳米机械运动与电导之间的联系。该纳米机电系统（NEMS）利用沟槽底部的金门控触点，用于激活或触发纳米棒并探索其能量景观。

    《纳米级》（Nanoscale）刊发中国科学技术大学的郭国平研究团队将石墨烯纳米机械运动耦合到单电子晶体管及其应用试验的相关研究成果。该论文题为“Coupling graphene nanomechanical motion to a single-electrontransistor”。

    由二维（2D）材料制成的NEMS设备正在迅速成为研究界的重点。简单地说，它们是将纳米级电气和机械现象结合在一起的设备。潜在的能力几乎是无止境的，石墨烯是一个主要的候选，因为它具有第二高的杨氏模量。此外，石墨烯的固有强度是钢的五倍，同时是密度的一部分。

    石墨烯带的小宽度意味着可用于电子传导的状态数量减少，因此当在其端部之间施加电压时，它起到量子点的作用。通常，量子点在电流——电压测量中显示出尖锐的峰值和谷值，这对应于电子的入射和流出。一个电子进入点，表现出一个高峰，并且必须在另一个之前退出，换句话说，它是一个一进一出的排列。这很重要，因为这意味着色带可用于检测单个电子对系统的影响。

    施加到沟槽底部的栅极接触的电压导致由于静电相互作用而作用在带上的力。电压的大小以及因此形成力来控制色带的张力，机械振荡频率和电化学电位。

    郭国平和他的团队通过丝带测量电流时，有了一些非常显著的发现。当调节施加到色带端部的交流栅极电压的频率时，它们跟踪谐振机械振荡频率，并将其与通过色带的电流进行比较。令人难以置信的是，他们发现机械运动与单个电子进出带的流动耦合。

    通过在较高功率下驱动色带，系统进入非线性状态，对于较高灵敏度下的质量感测是有用的，它们的计算揭示了一些令人惊讶的数字，质量和力灵敏度分别为10-21 g和10-19 N Hz-0.5。从这个角度看，血红蛋白和其他典型的蛋白质在这个规模上有质量。

    这些器件的独特应用可以提供一种将谐振器的机械模式冷却到基态的可靠方法以及超高的力/质量传感器。它们还提供了探索超过现有技术解决方案的纳米级现象的途径，可以揭示一系列领域的问题。

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责任编辑：庞雪洁

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