▲原子级鼓膜——纳机电谐振器（由MoS2半导体晶体构成）。
《科学进展》载文称，美国凯斯西储大学的研究人员成功研制了一种“原子级鼓膜”。这种鼓膜的厚度仅为人类鼓膜的十万分之一，但它能接收和传输的信号频段却比人耳广得多。这一技术将有助于下一代低功耗高灵敏度小型通信、传感装置的制造。论文通信作者、电子工程与计算机科学副教授Philip Feng说：“传感与通信是连接世界的桥梁，我们一直在为缩小这类设备的尺寸而努力。”
▲人类、动物以及原子级鼓膜的动态范围和频带对比。
一直以来，设备小型化面对的最大难题是：在缩小设备尺寸的同时如何保证更广的动态检测范围。Feng解释说：“这意味着我们需要设备在‘信号上限’和‘噪音下限’的范围内准确处理信号。”虽然具有商业化意义的小型传感器还未问世，但Feng等已经实现了其核心部件（原子鼓膜/谐振器）的制造。据Feng介绍，原子鼓膜由半导体晶体MoS2的原子层组成(单、双、三、四层，厚度为0.7、1.4、2.1、2.8 nm)，直径仅1 μm。Feng通过纳米技术将从半导体晶体上剥离下来的单原子层置于定制好的硅片上，然后接入电流。在无线频率为120 MHz的条件下，原子鼓膜的动态范围上限高达110dB。这一成绩可与人耳在同样频段的听觉能力相媲美。此外，在凯斯西储大学测试期间，原子鼓膜还表现出良好的频率可调性，这意味着可以通过静电力拉伸鼓膜以控制音调。原子鼓膜的能耗也极低——只需皮瓦至毫微瓦水平的功率即可维持其高频振荡。
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编译：雷鑫宇 责编：李雪
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