論文の概要: Centimeter-scale nanomechanical resonators with low dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.00611v2
• Date: Fri, 14 Jun 2024 15:44:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-17 20:03:08.321116
• Title: Centimeter-scale nanomechanical resonators with low dissipation
• Title（参考訳）: 低損失Centimeterスケールナノメカニカル共振器
• Authors: Andrea Cupertino, Dongil Shin, Leo Guo, Peter G. Steeneken, Miguel A. Bessa, Richard A. Norte,
• Abstract要約: ナノメカニカル共振器は、長さがセンチメートル伸びてもナノメートルの厚みを維持できる。 提案手法は高収率の実現を保証し,理論予測に近い室温品質因子を実験的に確認する。 ナノファブリケーション、機械学習による設計最適化、精密エンジニアリングの相乗効果は、100億キロヘルツの機械周波数に近づく室温品質要因への固相経路を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.43981305860983716
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-aspect-ratio mechanical resonators are pivotal in precision sensing, from macroscopic gravitational wave detectors to nanoscale acoustics. However, fabrication challenges and high computational costs have limited the length-to-thickness ratio of these devices, leaving a largely unexplored regime in nano-engineering. We present nanomechanical resonators that extend centimeters in length yet retain nanometer thickness. We explore this expanded design space using an optimization approach which judiciously employs fast millimeter-scale simulations to steer the more computationally intensive centimeter-scale design optimization. By employing delicate nanofabrication techniques, our approach ensures high-yield realization, experimentally confirming room-temperature quality factors close to theoretical predictions. The synergy between nanofabrication, design optimization guided by machine learning, and precision engineering opens a solid-state path to room-temperature quality factors approaching 10 billion at kilohertz mechanical frequencies -- comparable to the performance of leading cryogenic resonators and levitated nanospheres, even under significantly less stringent temperature and vacuum conditions.
• Abstract（参考訳）: 高アスペクト比の機械共振器は、マクロ重力波検出器からナノスケール音響まで、精密センシングにおいて重要である。 しかし、製造課題と高い計算コストは、これらのデバイスの長さと厚さの比率を制限しており、ナノエンジニアリングにおけるほとんど探索されていない状態を残している。 ナノメカニカル共振器は, ナノメートルの厚さを保ちながら, 長さが1センチメートル長のナノメカニカル共振器を提供する。 この拡張設計空間を,高速ミリスケールのシミュレーションを用いて,より計算集約的なセンチメートルスケールの設計最適化を行う最適化手法を用いて検討する。 繊細なナノファブリケーション技術を用いて高収率の実現を保証し、理論予測に近い室温品質要因を実験的に確認する。 ナノファブリケーション、機械学習によって導かれる設計最適化、精密エンジニアリングの相乗効果は、温度と真空条件が著しく低いにもかかわらず、主要な低温共振器や浮遊ナノスフィアの性能に匹敵する、100億の室温品質要因への固相経路を、キロヘルツの機械周波数で接近させる。

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