精度问题:测量杨氏模量

当涉及到纳米尺度的设备时，精度是很重要的。推而言之，任何能让研究人员对构成这些设备的纳米材料进行更精确测量的东西也很重要。这就是为什么当有人提出一项新技术来微调确定纳米线杨氏模量的方法时，它是一个新闻。

是什么杨氏模量？基本上，它是一种测量弹性材料硬度的方法。从根本上说，它是一种测量拉伸两个相邻原子的难度的方法。随着尺寸的减小，表面体积比增大;原子在物体表面的排列与在物体内部的排列是不同的。因此，可见导线的杨氏模量与纳米导线的杨氏模量非常不同——即使它们是由完全相同的材料制成的。

[如果你已经知道杨氏模量是多少，请跳到下一段。对于其他人:假设你拿一种材料，拉伸它。如果你把拉伸材料的力分成横截面的面积，你就得到了“应力”。如果你把材料的伸长率除以它的原始长度，你就得到了“应变”。延伸率是原始长度和被拉伸长度之间的差值。(例如，如果材料是10厘米长，你把它拉伸到12厘米，伸长将是2厘米。)如果把应力分成应变，就得到杨氏模量。瞧!)

杨氏模量是开发纳米级机械设备时的一个重要因素，因为它告诉你当施加机械载荷时材料将如何变形。如果你在建造东西，你想知道建筑材料的性能，对吧?

测定纳米线杨氏模量的一种常用方法是将纳米线固定在适当的位置，然后振动它，直到它发生共振。的共振频率可以用来计算杨氏模量。

但有一个问题。北卡罗来纳州立大学的一个研究小组，由勇朱和保罗罗他发现，纳米线固定的方式会影响其共振频率，进而扭曲研究人员用来计算杨氏模量的数据。

为了解决这个问题，Zhu和Ro的团队做了一个系统的研究，以找到固定纳米线的最佳方法，并使杨氏模量测量更精确。

这项新技术在纳米线振动时使用一种外来材料夹住其末端。然后研究人员测量共振频率。接下来，他们增加夹具的尺寸，并重复这一过程。因为导线的支撑会随着夹子的增大而变得更加坚硬，共振频率就会增加。用越来越大的夹具重复这个过程，直到从测试到测试的共振频率达到一个恒定值。一旦夹子的大小不再是一个因素，你就找到了最精确的测量方法。

一篇描述这项工作的论文，”测量悬臂式纳米线的真杨氏模量:夹紧对谐振频率的影响的文章发表在《纽约时报》的网络版上小．本文由北卡罗来纳大学博士生秦清泉、徐峰和曹永清共同撰写。这项研究由美国国家科学基金会资助。