石墨烯具有优异的机械力学性能，将其悬浮起来，制备得到的石墨烯机械谐振器，具有尺寸小、频率高、品质好、可调谐、易与其他物理体系耦合等优点，在灵敏探测、非线性物理、微纳声学、量子信息等研究方向有着广阔的应用前景。最近，中国科学技术大学硕士生王奕博、张拙之研究员、宋骧骧研究员等人的综述文章深入探讨了这一领域的系列进展和研究现状，并展望了未来突破方向。
采用不同的器件设计，研究者们制备了种类各异的石墨烯纳米机械谐振器（图1），并通过光学、电学等手段，对纳米尺度的机械振动实现了激发和探测。相比于微米尺度的机械谐振器，基于石墨烯的纳米机械谐振器展现出了优异的电学可调性：其机械谐振频率、非线性系数、耗散通道、模式耦合强度等参数均可被大范围电学调节。
图1. 各种石墨烯纳米机械谐振器。
这一特性也催生了丰富的前沿应用。例如，利用其机械谐振频率对外界扰动的灵敏响应，实现对压强、加速度、微力等信号的灵敏探测（图2a）；通过周期结构中不同机械模式之间的耦合，构筑可片上集成的纳米声子晶体（图2b）；基于机械振动与电子系统的相互作用，完成对量子点中单电子电化学势的读取（图2c）。
图2.石墨烯纳米机械谐振器的不同应用。
自首个石墨烯纳米机械谐振器问世以来，历经十余年的探索，该领域的研究仍远未穷尽，在揭示纳米力学介观机理、优化机械谐振器性能参数、发展纳米声学应用等方面还蕴含着丰富的机遇与挑战。对石墨烯纳米机械谐振器的进一步研究，既是对新一代NEMS器件研发的有益探索，也将助力量子信息研究的发展。
Electrically Tunable Graphene Nanomechanical Resonators
doi: 10.1088/0256-307X/42/7/070803
cstr: 32039.14.0256-307X.42.7.070803
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