We report nonlinear behavior in the motion of driven nanowire cantilevers. The nonlinearity can be described by the Duffing equation and is used to demonstrate mechanical mixing of two distinct excitation frequencies. Furthermore, we demonstrate that the nonlinearity can be used to amplify a signal at a frequency close to the mechanical resonance of the nanowire oscillator. Up to 26 dB of amplitude gain is demonstrated in this way.
References
1.
M.
Poggio
, Nat. Nanotechnol.
8
, 482
–483
(2013
).2.
J. M.
Nichol
, E. R.
Hemesath
, L. J.
Lauhon
, and R.
Budakian
, Appl. Phys. Lett.
93
, 193110
(2008
).3.
J. M.
Nichol
, T. R.
Naibert
, E. R.
Hemesath
, L. J.
Lauhon
, and R.
Budakian
, Phys. Rev. X
3
, 031016
(2013
).4.
X. L.
Feng
, R.
He
, P.
Yang
, and M. L.
Roukes
, Nano Lett.
7
, 1953
–1959
(2007
).5.
I.
Yeo
, P.-L. de
Assis
, A.
Gloppe
, E.
Dupont-Ferrier
, P.
Verlot
, N. S.
Malik
, E.
Dupuy
, J.
Claudon
, J.-M.
Gérard
, A.
Auffèves
, G.
Nogues
, S.
Seidelin
, J.-Ph.
Poizat
, O.
Arcizet
, and M.
Richard
, Nat. Nanotechnol.
9
, 106
–110
(2014
).6.
M.
Montinaro
, G.
Wüst
, M.
Munsch
, Y.
Fontana
, E.
Russo-Averchi
, M.
Heiss
, A. Fontcuberta i
Morral
, R. J.
Warburton
, and M.
Poggio
, Nano Lett.
14
(8
), 4454
–4460
(2014
).7.
L. G.
Villanueva
, R. B.
Karabalin
, M. H.
Matheny
, D.
Chi
, J. E.
Sader
, and M. L.
Roukes
, Phys. Rev. B
87
, 024304
(2013
).8.
R.
Lifshitz
and M. C.
Cross
, Nonlinear Dynamics of Nanomechanical and Micromechanical Resonators, Reviews of Nonlinear Dynamics and Complexity
(Wiley-VCH
, Weinheim
, 2008
), Vol. 1
, pp. 1
–52
.9.
A.
Eichler
, J.
Moser
, J.
Chaste
, M.
Zdrojek
, I.
Wilson-Rae
, and A.
Bachtold
, Nat. Nanotechnol.
6
, 339
–342
(2011
).10.
S.
Zaitsev
, O.
Shtempluck
, E.
Buks
, and O.
Gottlieb
, Nonlinear Dyn.
67
, 859
–883
(2012
).11.
F. C.
Moon
and S. W.
Shaw
, Int. J. Non-Linear Mech.
18
, 465
(1983
).12.
M.
Tabaddor
, Int. J. Solids Struct.
37
, 4915
(2000
).13.
D.
Antonio
, D. H.
Zanette
, and D.
López
, Nat. Commun.
3
, 806
(2012
).14.
H. W. Ch.
Postma
, I.
Kozinsky
, A.
Husain
, and M. L.
Roukesa
, Appl. Phys. Lett.
86
, 223105
(2005
).15.
A.
Husain
, J.
Hone
, H. W. Ch.
Postma
, X. M. H.
Huang
, T.
Drake
, M.
Barbic
, A.
Scherer
, and M. L.
Roukes
, Appl. Phys. Lett.
83
, 1240
(2003
).16.
J. M.
Nichol
, E. R.
Hemesath
, L. J.
Lauhon
, and R.
Budakian
, Appl. Phys. Lett.
95
, 123116
(2009
).17.
R.
Almog
, S.
Zaitsev
, O.
Shtempluck
, and E.
Buks
, Appl. Phys. Lett.
88
, 213509
(2006
).18.
R. B.
Karabalin
, R.
Lifshitz
, M. C.
Cross
, M. H.
Matheny
, S. C.
Masmanidis
, and M. L.
Roukes
, Phys. Rev. Lett.
106
, 094102
(2011
).19.
R.
Almog
, S.
Zaitsev
, O.
Shtempluck
, and E.
Buks
, Phys. Rev. Lett.
98
, 078103
(2007
).20.
A.
Erbe
, H.
Krömmer
, A.
Kraus
, R. H.
Blick
, G.
Corso
, and K.
Richter
, Appl. Phys. Lett.
77
, 3102
(2000
).21.
22.
V.
Barger
and M.
Olsson
, Classical Mechanics: A Modern Perspective
, 2nd ed. (McGraw-Hill, Inc.
, New York
, 1995
).23.
24.
C.
Colombo
, D.
Spirkoska
, M.
Frimmer
, G.
Abstreiter
, and A. Fontcuberta i
Morral
, Phys. Rev. B
77
, 155326
(2008
).25.
M.
Heiss
, Y.
Fontana
, A.
Gustafsson
, G.
Wüst
, C.
Magen
, D. D.
ORegan
, J. W.
Luo
, B.
Ketterer
, S.
Conesa-Boj
, A. V.
Kuhlmann
, J.
Houel
, E.
Russo-Averchi
, J. R.
Morante
, M.
Cantoni
, N.
Marzari
, J.
Arbiol
, A.
Zunger
, R. J.
Warburton
, and A. Fontcuberta i
Morral
, Nat. Mater.
12
, 439
–444
(2013
).26.
K. Y.
Yasumura
, T. D.
Stowe
, E. M.
Chow
, T.
Pfafman
, T. W.
Kenny
, B. C.
Stipe
, and D.
Rugar
, J. Microelectromech. Syst.
9
, 117
–125
(2000
).27.
J.
Yang
, T.
Ono
, and M.
Esashi
, J. Microelectromech. Syst.
11
, 775
–783
(2002
).28.
A.
Högele
, S.
Seidl
, M.
Kroner
, K.
Karrai
, C.
Schulhauser
, O.
Sqalli
, J.
Scrimgeour
, and R. J.
Warburton
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 023709
(2008
).29.
M.
Dobosz
, T.
Usuda
, and T.
Kurosawa
, Meas. Sci. Technol.
9
, 232
(1998
).30.
C.
Hutter
, D.
Platz
, E. A.
Tholén
, T. H.
Hansson
, and D. B.
Haviland
, Phys. Rev. Lett.
104
, 050801
(2010
).31.
R. B.
Karabalin
, M. C.
Cross
, and M. L.
Roukes
, Phys. Rev. B
79
, 165309
(2009
).32.
W. J.
Venstra
, H. J. R.
Westra
, and H. S. J.
van der Zant
, Appl. Phys. Lett.
99
, 151904
(2011
).33.
D. H.
Santamore
, A. C.
Doherty
, and M. C.
Cross
, Phys. Rev. B
70
, 144301
(2004
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
