Investigadores descubren una nueva biestabilidad mecánica en nanotubos de carbono
Un estudio publicado en Nano Letters demuestra la existencia de dos estados estables en nanotubos de carbono—pequeños tubos de carbono de apenas unos nanómetros de diámetro—y revela que el sistema cambia entre estos estados mecánicos debido a fluctuaciones intrínsecas.
Científicos de la Universidad Politécnica de Marcas, la Universidad Estatal de Míchigan, TU Delft, junto con el Dr. Wei Yang y el Prof. Adrian Bachtold del ICFO han descubierto una forma de biestabilidad previamente no observada en un resonador mecánico basado en un nanotubo de carbono. Esta biestabilidad, reportada en Nano Letters, se manifiesta como dos estados estables distintos: un estado silencioso en el que el nanotubo permanece casi inmóvil, y un segundo estado caracterizado por oscilaciones grandes y sostenidas. A diferencia de la biestabilidad típicamente observada en resonadores mecánicos, este nuevo tipo no fue inducido al modificar un parámetro de control externo.
La transición entre los dos estados se logró simplemente aplicando un voltaje constante a los extremos del nanotubo. Lo que hace única a esta biestabilidad es que el estado oscilatorio emerge espontáneamente a través de fluctuaciones intrínsecas del sistema, provocando transiciones entre los estados sin necesidad de modulación externa. De hecho, suponiendo una ausencia de ruido total, la biestabilidad desaparecería y el estado oscilatorio permanecería oculto.
El equipo midió con precisión cuánto tiempo permanecía el nanotubo en cada estado, confirmando que ambos son igualmente estables. También desarrollaron un modelo teórico minimalista para explicar el origen de esta biestabilidad y los mecanismos que la impulsan.
Este trabajo amplía nuestra comprensión de la dinámica no lineal compleja en osciladores nanomecánicos y podría tener implicaciones importantes para aplicaciones en nanotecnología que dependen del control preciso de vibraciones mecánicas, como sensores ultra-sensibles y actuadores a nanoescala.
Referencia:
P. Belardinelli, W. Yang, A. Bachtold, M. I. Dykman, F. Alijani, Hidden Vibrational Bistability Revealed by Intrinsic Fluctuations of a Carbon Nanotube, Nano Lett. (2025).
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06618
Agradecimientos:
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