光驱动的超稳定纳米机械转子

纳米机械器件引起了越来越多跨学科研究团体的兴趣，因为它们可以用作各种物理量的高灵敏度换能器。对这些系统的精细控制促进了对物理学基础的实验研究。在这里，我们证明了被光捕获并以 MHz 频率旋转的硅纳米棒可以锁定到外部时钟，将时间标准的属性转换为纳米棒的运动，其频率稳定性 $f_{\rm r}/\Delta f_{\rm r}$ 达到 $7.7 \times 10^{11}$。尽管这种周期性驱动转子的动力学通常是混沌的，但我们推导并验证了在惊人的大参数范围内存在稳定的极限环。原则上，这种鲁棒性应能使外部扭矩的测量灵敏度优于 0.25 zNm，甚至在室温下也是如此。我们表明，在稀薄气体中，对锁定纳米棒的实时相位测量能以 0.3% 的灵敏度转换压力值。