При помощи крошечного провода, напоминающего гитарную струну, ученые продемонстрировали, как простое наноустройство может генерировать движение непосредственно из электрического тока.
Специалисты Оксфордского и Ланкастерского университетов изготовили наноструну из углеродной нанотрубки диаметром около 3 нм, то есть примерно в 100 тысяч раз тоньше обычной гитарной струны. Они прикрепили оба ее конца к металлическим опорам, а затем охладили до температуры 0,02 градуса выше абсолютного нуля. Центральная часть провода могла свободно вибрировать, сообщает Phys.org.
Ученые фиксировали наличие вибрации, направляя сквозь провод ток и измеряя сопротивление. Как они и предполагали, струна вибрировала под действием колебательного напряжения. Но самое интересное произошло, когда они повторили эксперимент без напряжения.
При подходящих условиях провод вибрировал сам – наноструна играла собственный аккорд.
«Нам понадобилось время, чтобы установить, что вызывает вибрации, но в конце концов мы разобрались, - рассказал профессор Эдвард Леирд. - В таком крошечном устройстве важно, чтобы электрический ток состоял из двух отдельных электронов. Они по одному прыгают на провод и слегка толкают его. Обычно эти толчки происходят случайным образом, но мы поняли, что когда параметры выставлены верно, происходит синхронизация и возникает осцилляция».
Нанотрубка намного тоньше гитарной струны, так что колеблется на много более высокой частоте, в ультразвуковом диапазоне, который человеческое ухо не различает.
Однако ноту ученые все же смогли установить – при частоте 231 млн герц это соответствует гитарной струне Ля, только на 21 октаву выше.
Такой наноосциллятор можно использовать в современных микроскопах или для измерения вязкости экзотических квантовых жидкостей. На дальнейшие исследования лаборатории профессора Леирда выделили грант в размере €2,7 млн.
