Superposition of state of nonlinear oscillation on nano-electro-mechanical system consisting of atomic layer material

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01040
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanostructural physics
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Akita Seiji 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60202529)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野内 亮 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70452406)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: グラフェン / 原子層膜 / ナノ電気機械デバイス / ナノ機械共振器 / 振動の重ね合わせ / 非線形振動

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to realize superposition of nonlinear vibrations of atomic layer nano-electromechanical systems with fluctuations composed of atomically thin film like graphene. We examined the optimization of the fabrication process of the device, the demonstration of the operation principle, the optimization of the device design, and the optimal control method. As a result, we have realized the resonant vibration in a mechanical resonance system in which two nano-mechanical vibrators are coupled. We also clarified that the interface between the atomic layer substrate and the support plays an important role to the relaxation times of vibration, charge, and heat of the system. Furthermore, it was clarified that the most significant fluctuation on the nonlinear vibration was the photo-induced thermal effect.

Free Research Field

ナノデバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複数の結合した非線形共振システムはゆらぎの共鳴現象を利用する脳の演算システムを模倣する高速演算システムとして注目を集めている。これを実現するために非線形共振システムとして複数の非線形能動デバイスを組み合わせた電気的共振回路や量子閉じ込め系などが検討されている。本研究で検討した揺らぎを持つナノスケールの非線形機械的共振器を複数結合した共鳴振動や重ね合わせは、こういった脳の演算システムを模倣する高速演算システムの実用化へ向け大きな意義があると考えられる。