Electromechanical models of nanoresonators


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The goal of this study is to construct simple electromechanical models of nanoresonators as mass detectors. A major obstacle in the achievement of sufficient measurement accuracy for the resonant frequency associated with the adsorption of additional mass onto the graphene layer is a low quality factor of the oscillatory system containing the graphene layer. A graphene resonator can be considered as an elastic system with distributed parameters. The application of the Galerkin method to study nearly resonant vibrational modes reduces the problem to considering an oscillatory system with a few degrees of freedom with pronounced nonlinear properties. These properties are, first of all, due to the nonlinear dependence of the forces produced by the electric field on the graphene deflection and, second, due to the nonlinear dependence of the graphene layer tension on its deflection. Taking into account the nonlinear properties leads to the appearance of characteristic drops in the resonance curve which allow for a more accurate resonant frequency measurement. Resonance curves with such characteristic drops can be obtained using a demonstration experimental macromodel of the resonator. Two absolutely new layouts are proposed, such as a differential resonator and resonator with parametric excitation. The oscillations excited in the differential resonator that contains two graphene layers resemble beats. In this case, small changes in the mass of the main layer correspond to significant changes in the frequency of the envelope. This effect is illustrated by oscillograms obtained for an experimental macromodel of the differential resonator. The parametric resonator has one graphene layer between two conducting surfaces. Parametric excitation of steady-state high amplitude oscillations is possible in this resonator only in a narrow frequency band close to the eigenfrequency. The band width reduces with a decrease in the quality factor of the oscillatory system. The latter fact can be useful for the improvement of eigenfrequency measurement accuracy at a low quality factor of the oscillatory system.

Об авторах

L. Shtukin

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Institute of Problems of Mechanical Engineering

Email: dmitry.indeitsev@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 199178

I. Berinskii

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Institute of Problems of Mechanical Engineering

Email: dmitry.indeitsev@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 199178

D. Indeitsev

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Institute of Problems of Mechanical Engineering

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitry.indeitsev@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 199178

N. Morozov

Institute of Problems of Mechanical Engineering; Saint Petersburg State University

Email: dmitry.indeitsev@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 199178; St. Petersburg, 199034

D. Skubov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Institute of Problems of Mechanical Engineering

Email: dmitry.indeitsev@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 199178

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».