黏性流体中纳米机械谐振子的多模布朗动力学
应用物理
2023-11-03 v1 统计力学
流体动力学
摘要
布朗运动对纳米机械测量的整体精度施加了硬性限制。在此，我们呈现了一项关于典型纳米机械系统——黏性流体中双端夹紧纳米机械梁谐振子——布朗动力学的实验与理论结合研究。我们的理论方法基于统计力学的涨落耗散定理：我们从流体动力学确定耗散；将此耗散纳入适当的弹性方程以获得运动方程；涨落耗散定理随后直接给出梁位移涨落的位置相关功率谱密度（PSD）的解析表达式。我们将理论与浸没于空气和水中的纳米机械梁实验相比较，获得了极佳的一致性。在我们的实验参数范围内，驱动纳米机械梁的布朗力噪声由于流体的“记忆”而具有有色 PSD；该力噪声保持模无关且在空间上不相关。这些结论不仅对纳米机械传感十分重要，也为任意尺度弹性系统的涨落提供了见解。
引用
@article{arxiv.2311.00776,
title = {Multi-mode Brownian Dynamics of a Nanomechanical Resonator in a Viscous Fluid},
author = {H. Gress and J. Barbish and C. Yanik and I. I. Kaya and R. T. Erdogan and M. S. Hanay and M. González and O. Svitelskiy and M. R. Paul and K. L. Ekinci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.00776},
year = {2023}
}