Ultra-coherent nanomechanical resonators based on inverse design.
Ultra-coherent nanomechanical resonators based on inverse design.
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DOI：
10.1038/s41467-021-26102-4
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发表时间：
2021-10-01
影响因子：
16.6
通讯作者：
Andersen UL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Høj D;Wang F;Gao W;Hoff UB;Sigmund O;Andersen UL
具有超低耗散的工程微纳机械谐振器为各种量子技术和基础研究构成了一个有前途的平台。传统上，通过纳米机械结构工程改善谐振器的性能是由人类的直觉和洞察力驱动的。这种方法效率低下，并且遗漏了大量未经探索的机械设计，这些设计可能会实现更好的性能。在这里，我们使用一种称为拓扑优化的计算机辅助逆向设计方法来结构设计具有优化基本机械模式性能的机械谐振器。利用这种方法的结果，我们制造并表征了超相干纳米机械谐振器，据我们所知，其基本模式具有创纪录的高 Q ⋅ f 乘积（其中 Q 是品质因数，f 是频率）。所提出的方法也可用于改进声子晶体和耦合模式谐振器，为设计超相干微米和纳米机械谐振器开辟了新的范例，使例如基础物理和极端传感方面的新颖实验。纳米机械谐振器可以通过合理设计来改进。作者使用逆向设计方法实现了超相干谐振器，并为高性能微纳机械谐振器的工程铺平了道路。
Engineered micro- and nanomechanical resonators with ultra-low dissipation constitute a promising platform for various quantum technologies and foundational research. Traditionally, the improvement of the resonator’s performance through nanomechanical structural engineering has been driven by human intuition and insight. Such an approach is inefficient and leaves aside a plethora of unexplored mechanical designs that potentially achieve better performance. Here, we use a computer-aided inverse design approach known as topology optimization to structurally design mechanical resonators with optimized performance of the fundamental mechanical mode. Using the outcomes of this approach, we fabricate and characterize ultra-coherent nanomechanical resonators with, to the best of our knowledge, record-high Q ⋅ f products for their fundamental mode (where Q is the quality factor and f is the frequency). The proposed approach - which can also be used to improve phononic crystals and coupled-mode resonators - opens up a new paradigm for designing ultra-coherent micro- and nanomechanical resonators, enabling e.g. novel experiments in fundamental physics and extreme sensing. Nanomechanical resonators can be improved through rational design. Using an inverse design approach the authors achieve ultra-coherent resonators and pave the way towards the engineering of high performance micro- and nanomechanical resonators.
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通过软夹紧和耗散稀释的超能力纳米力学谐振器。
影响因子：
38.3
作者：
Tsaturyan Y;Barg A;Polzik ES;Schliesser A
通讯作者：
Schliesser A
DOI：
10.1002/nme.116
发表时间：
2001-03-30
影响因子：
2.9
作者：
Bourdin, B
通讯作者：
Bourdin, B
影响因子：
64.8
作者：
Rossi, Massimiliano;Mason, David;Schliesser, Albert
通讯作者：
Schliesser, Albert
影响因子：
19.6
作者：
Arcizet, O.;Jacques, V.;Seidelin, S.
通讯作者：
Seidelin, S.
影响因子：
44.1
作者：
Aspelmeyer, Markus;Kippenberg, Tobias J.;Marquardt, Florian
通讯作者：
Marquardt, Florian