早在1665年，克里斯蒂安·惠更斯勛爵就發(fā)現(xiàn)，掛在同一木結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)擺鐘，會自發(fā)地、完美地在一條直線上振蕩，但方向相反：時(shí)鐘是反相振蕩的。

從那時(shí)起，自然界中耦合振蕩器的同步被描述為幾個(gè)尺度：從心臟細(xì)胞到細(xì)菌、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，甚至在雙星系統(tǒng)中——自發(fā)同步。機(jī)械振蕩器在這些系統(tǒng)中很典型，在納米尺度，挑戰(zhàn)在于同步這些振蕩。

來自UB納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所(IN2UB)的一組研究人員與ICN2的研究人員在《物理評論快報(bào)》上發(fā)表了一項(xiàng)新研究：展示了一種納米級的機(jī)械振蕩器。通過一系列的實(shí)驗(yàn)，研究人員可以同步位于同一硅平臺上的兩個(gè)機(jī)械耦合晶體光力學(xué)振蕩器，并通過獨(dú)立的光脈沖激活，這些納米振蕩器的尺寸為每500納米15微米。機(jī)械擺接收時(shí)鐘的脈沖以保持其運(yùn)動，而光學(xué)擺利用輻射的壓，但在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中振蕩器相互作用是相同的。

研究還表明，集體動力學(xué)可以控制作用于一個(gè)振蕩器的外部唯一。結(jié)果顯示，由于這些由弱機(jī)械耦合主導(dǎo)的集體動力學(xué)，為創(chuàng)建可重構(gòu)的光力學(xué)振蕩器網(wǎng)絡(luò)奠定了良好基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、IN2UB的丹尼爾·納瓦羅·烏里奧斯(Daniel Navarro Urrios)指出：這可能在光子學(xué)方面有應(yīng)用，例如，在模式識別任務(wù)或更復(fù)雜的認(rèn)知過程中。耦合振蕩器同步是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，機(jī)械振蕩器是典型的例子，但同步納米級版本是有挑戰(zhàn)性的。

本研究了一對光學(xué)機(jī)械晶體腔的力學(xué)動力學(xué)同步，與之前在類似物體上進(jìn)行的研究不同，該晶體腔與一個(gè)機(jī)械鏈接相互耦合，并支持獨(dú)立的光學(xué)模式。在這種情況下，以反相的形式振蕩，這與考慮反應(yīng)耦合的數(shù)值模型預(yù)測一致。研究還展示了如何通過加熱激光驅(qū)動其中一個(gè)腔來暫時(shí)禁用耦合系統(tǒng)的同步，從而使兩個(gè)腔獨(dú)立振蕩。研究結(jié)果可以推廣到兩個(gè)以上的腔體，為實(shí)現(xiàn)同步機(jī)械振蕩器的集成網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。

博科園｜研究/來自：巴塞羅那大學(xué)

參考期刊《物理評論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.017402

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