纳米机械共振器的比较分析：灵敏度、响应时间及光热感知中的实际考虑

纳米机械光热感知通过利用检测因光热加热导致共振频率变化的纳米机械共振器，显著推进了单分子/粒子显微镜、光谱仪以及红外探测技术。然而，共振器设计、光热灵敏度与响应时间之间的关系尚不清晰。本文比较了三种共振器类型——弦形、鼓面和trampoline——以探讨这一关系。通过理论建模、实验验证和有限元仿真，我们发现弦形共振器灵敏度最高（SiN 弦的噪声等效功率为 280 fW/Hz$^{1/2}$），而鼓面共振器响应速度最快。研究表明，光热灵敏度与平均温升相关而非峰值温升。最后讨论了光热反馈的影响，这可能是频率不稳定的主要来源。这项工作阐明了不同共振器设计之间的性能差异与局限，为开发高级纳米机械光热传感器提供了指导，惠及广泛的应用场景。