研究人员展示了具有可调频率的基于石墨烯的纳米机电周期性阵列

声子晶体(PnCs)是具有弹性参数周期性调制的人造结构复合材料，它们能够调节声波的传播。已经制造出具有不同几何参数的装置来调节声子带结构。然而，如何实现能带结构的场调整仍然是一个挑战。

在发表在《纳米快报》上的一项研究中，由中国科学院中国科技大学(USTC)郭国平教授和宋湘祥教授领导的研究小组通过实验证明了基于石墨烯的纳米机电周期阵列(NEMPA) ) 研究人员在一个大的可调频率范围内实现了大量的准连续共振模式。

石墨烯是一种相对弹性的二维材料，其机械性能类似于薄膜。此外，石墨烯良好的导电性使得施加电场可以拉伸石墨烯薄片并改变其应变，在此过程中改变其振动频率。因此，石墨烯的最大优势在于其谐振频率可以进行电调谐。

研究人员首先在基板上蚀刻出圆柱形纳米柱的均匀周期性阵列，然后通过微纳制造制备电极。最后，他们将适当厚度的石墨烯转移到制备的结构上，实现了二维石墨烯基NEMPA器件。

研究人员发现，该装置在非常大的频率范围内表现出大量的准连续谐振模式，并且频率可以通过电网电压进行调节。第一次在二维阵列中应用石墨烯形成 PnCs 的试验产生了广域可调共振效应，预示着使用其他材料形成 PnCs 的可能性。

该研究为研究基于二维材料及其异质结构的 PnCs 提供了一个有前景的平台。“除了石墨烯之外，我们还想探索材料中的其他现象，我们将设计其他几何结构，例如纳米柱阵列的不同排列，”宋教授说。

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