1 工作简介

         ——首个莫尔超晶格纳米机械谐振器

通过界面转角或晶格失配构筑的莫尔超晶格体系呈现出丰富的超导、强关联、拓扑等新奇物态，相关概念进一步延伸至光子学与光电子学领域，但是其独特的机械特性，特别是动力学特性研究尚处于空白。另一方面，微纳米机电与光机电系统正朝着集成化、功能化、量子化等方向发展，亟需电子、光学、机械性能独特的研究体系，莫尔超晶格体系呈现的光机电特性或许能够提供极具潜力的方案。然而莫尔超晶格纳米机械谐振器的制造受限于技术瓶颈，其相关特性始终处于神秘状态。

针对上述问题，中国科学院半导体研究所张昕研究员、谭平恒研究员，与清华大学、中国科学技术大学、苏州大学和电子科技大学团队合作，在莫尔超晶格纳米机械谐振器中取得重要突破。首次实现基于转角石墨烯的纳机电谐振器，并观测到两大突破性现象：1）转角依赖的蝴蝶状迟滞性（Butterfly hysteresis loop）机械响应（图1）；2）室温下创纪录的高品质因子（高达1900）（图2）。通过理论建模和分子动力学模拟，研究团队揭示出由层间滑移诱导的黏弹性，并进一步证实黏弹性效应通过类似耗散稀释（Dissipation dilution）的方式显著地提升了机械谐振器的品质因子（图3）。

图2. 高品质因子转角石墨烯机械谐振器的谐振频率的蝴蝶状迟滞环。

图3. Ringdown测量与耗散稀释模型。

该研究开创了“莫尔超晶格纳米机械谐振器” （Moiré NEMS）这一全新研究方向，不仅为二维材料界面动力学的研究和精准调控提供了全新思路，更为设计新型高性能纳米机械谐振器开辟了独特的技术路线，具有重要的科学意义和应用价值。

相关研究成果以“High-quality-factor viscoelastic nanomechanical resonators from moiré superlattices”为题发表于《自然通讯》(Nature Communications)。

2  主要作者简介

第一作者

曾钦阳，中国科学院半导体研究所博士生。

主要从事新型微纳机电系统（MEMS/NEMS）的研究，以第一作者或共一作者的身份在Nature Communications、Applied Surface Science、Computational Materials Science等期刊上发表论文，授权国家专利1项。

通讯作者

谭平恒，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授，黄昆固体物理与半导体物理研究奖，国家杰青。

长期从事半导体声子物理研究，在Nature、Nature Materials、Nature Communications、Physics Review Letters等发表SCI论文250余篇，SCI总引用23000余次；授权专利20余项。主持科技部重点研发计划、基金委国家重大科研仪器研制、中国科学院基础前沿科学研究计划、财政部国家重大科研装备研制等项目。曾任第八届中国物理学会理事和中国物理学会光散射专业委员会主任，现任第七届北京市自然科学基金委员会委员、中国物理学会秋季物理年会组委会委员、国际拉曼光谱学大会国际执委会委员、多个国内外学术期刊编委等。

通讯作者

张昕，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。

主要从事微纳机电与光机电系统及其在量子科技领域应用的实验研究，相关研究成果发表在Nature Communications（3篇）、Physical Review X、ACS Nano、Chemical Society Reviews等期刊，累计引用超过6800次，著有译著《量子光力学》。

3 原文传递

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58981-2