Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 13/2011

01.12.2011 | Symposium: Modeling, Simulation, and Theory of Nanomechanical Materials Behavior

Mpemba-Like Behavior in Carbon Nanotube Resonators

verfasst von: P. Alex Greaney, Giovanna Lani, Giancarlo Cicero, Jeffrey C. Grossman

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 13/2011

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Surprising Mpemba-like dissipation is observed during computer simulated ring-down of the flexural modes of a single-walled carbon nanotube resonator. Vibrations are made to decay to zero faster by adding a larger initial excitation. We liken this counterintuitive observation to the well-known Mpemba effect in which hot water freezes faster that cold water. In both cases, the system seems to pose a memory of its thermal history; a paradoxical result that is reconciled if the dissipative state of the system is not described uniquely by the system’s average temperature. A vibrational mode projection algorithm is used to track the dissipation pathway, showing that dissipation is dependent strongly on the development of an athermal phonon population. The implications of Mpemba-like behavior in more general, and continuously driven, nanomechanical systems are discussed.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
The frequencies of flexural modes in the unclamped tube are higher than the modes of the same wavelength in the doubly clamped counterpart as there is no center of mass motion.
 
Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat K. Jensen, J. Weldon, H. Garcia, and A. Zettl: Nano Lett., 2007, vol. 7, no. 11, pp. 3508–11.CrossRef K. Jensen, J. Weldon, H. Garcia, and A. Zettl: Nano Lett., 2007, vol. 7, no. 11, pp. 3508–11.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat J. Weldon, K. Jensen, and A. Zettl: Phys. Status Solidi B, 2008, vol. 245, pp. 2323–25.CrossRef J. Weldon, K. Jensen, and A. Zettl: Phys. Status Solidi B, 2008, vol. 245, pp. 2323–25.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat B. Lassagne, D. Garcia-Sanchez, A. Aguasca, and A. Bachtold: Nano Lett., 2008, vol. 8, pp. 3735–8.CrossRef B. Lassagne, D. Garcia-Sanchez, A. Aguasca, and A. Bachtold: Nano Lett., 2008, vol. 8, pp. 3735–8.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat K. Jensen, K. Kim, and A. Zettl: Nat. Nanotechnol., 2008, vol. 30, pp. 533–37.CrossRef K. Jensen, K. Kim, and A. Zettl: Nat. Nanotechnol., 2008, vol. 30, pp. 533–37.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat A.K. Httell, M. Poot, B. Witkamp, and H.S.J. van der Zant: New J. Phys., 2008, vol. 10, pp. 095003.CrossRef A.K. Httell, M. Poot, B. Witkamp, and H.S.J. van der Zant: New J. Phys., 2008, vol. 10, pp. 095003.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat V. Sazonova, Y. Yalsh, H. Üstünel, D. Roundy, T.A. Arlas, and P. McEuen: Nature, 2004, vol. 431, pp. 284–87.CrossRef V. Sazonova, Y. Yalsh, H. Üstünel, D. Roundy, T.A. Arlas, and P. McEuen: Nature, 2004, vol. 431, pp. 284–87.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat D. Garcia-Sanches, A. San Paulo, M.J. Esplandiu, F. Perez-Murano, L. Forró, A. Aguasca, and A. Bachtold: Phys. Rev. Lett., 2007, vol. 99, pp. 085501.CrossRef D. Garcia-Sanches, A. San Paulo, M.J. Esplandiu, F. Perez-Murano, L. Forró, A. Aguasca, and A. Bachtold: Phys. Rev. Lett., 2007, vol. 99, pp. 085501.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat H.B. Peng, C.W. Chang, S. Aloni, T.D. Yuzvinski, and A. Zettl: Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, pp. 087203.CrossRef H.B. Peng, C.W. Chang, S. Aloni, T.D. Yuzvinski, and A. Zettl: Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, pp. 087203.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat B. Witkamp, M. Poot, and H.S.J. van der Zant: Nano Lett., 2006, vol. 6, pp. 2904–29–8. B. Witkamp, M. Poot, and H.S.J. van der Zant: Nano Lett., 2006, vol. 6, pp. 2904–29–8.
11.
Zurück zum Zitat A.K. Hüttel, G.A. Steele, B. Witkamp, M. Poot, L.P. Kouwenhoven, H.S.J. van der Zant: Nano Lett., 2009, vol. 9, pp. 2547–52.CrossRef A.K. Hüttel, G.A. Steele, B. Witkamp, M. Poot, L.P. Kouwenhoven, H.S.J. van der Zant: Nano Lett., 2009, vol. 9, pp. 2547–52.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R. Lifshitz and M.L. Roukes: Phys. Rev. B, 2000, vol. 61, pp. 5600–08.CrossRef R. Lifshitz and M.L. Roukes: Phys. Rev. B, 2000, vol. 61, pp. 5600–08.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat K.L. Ekincia and M.L. Roukes: Rev. Scientif. Instrum., 2005, vol. 76, pp. 061101.CrossRef K.L. Ekincia and M.L. Roukes: Rev. Scientif. Instrum., 2005, vol. 76, pp. 061101.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat K. Jensen, H.B. Peng, and A. Zettl: Int. Conf. Nanosci. Nanotechnol., IEEE, New York, NY, 2006, pp. 68–71. K. Jensen, H.B. Peng, and A. Zettl: Int. Conf. Nanosci. Nanotechnol., IEEE, New York, NY, 2006, pp. 68–71.
15.
Zurück zum Zitat H. Jiang, M.-F. Yu, B. Liu, and Y. Huang: Phys. Rev. Lett., 2004, vol. 93, p. 185501.CrossRef H. Jiang, M.-F. Yu, B. Liu, and Y. Huang: Phys. Rev. Lett., 2004, vol. 93, p. 185501.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat P.A. Greaney and J.C. Grossman: Phys. Rev. Lett., 2007, vol. 98, pp. 125503 ().CrossRef P.A. Greaney and J.C. Grossman: Phys. Rev. Lett., 2007, vol. 98, pp. 125503 ().CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S.J. Stuart, A.B. Tutein, and J.A. Harrison: J. Chem. Phys., 2000, vol. 112, pp. 6472–86.CrossRef S.J. Stuart, A.B. Tutein, and J.A. Harrison: J. Chem. Phys., 2000, vol. 112, pp. 6472–86.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat E.B. Mpemba and D.G. Osborne: Phys. Educ., 1969, pp. 172–75. E.B. Mpemba and D.G. Osborne: Phys. Educ., 1969, pp. 172–75.
20.
Zurück zum Zitat P.A. Greaney, G. Lani, G. Cicero, and J.C. Grossman: Nano Lett., 2009, vol. 9, no. 11, pp. 3699–3703.CrossRef P.A. Greaney, G. Lani, G. Cicero, and J.C. Grossman: Nano Lett., 2009, vol. 9, no. 11, pp. 3699–3703.CrossRef
Metadaten
Titel
Mpemba-Like Behavior in Carbon Nanotube Resonators
verfasst von
P. Alex Greaney
Giovanna Lani
Giancarlo Cicero
Jeffrey C. Grossman
Publikationsdatum
01.12.2011
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 13/2011
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-011-0843-4

Weitere Artikel der Ausgabe 13/2011

Metallurgical and Materials Transactions A 13/2011 Zur Ausgabe

Symposium: Modeling, Simulation, and Theory of Nanomechanical Materials Behavior

Multiscale Model for the Extreme Piezoresistivity in Silicone/Nickel Nanostrand Nanocomposites

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.