近日，电子科技大学基础与前沿研究院王曾晖团队联合深圳大学物理与光电工程学院余快等在国际期刊《Advanced Science》发表题为《Ultrathin-Gold-Resonators-Enabled Bolometers with High Linearity, Responsivity, and Repeatability》的研究论文。论文通讯作者为电子科技大学基础与前沿研究院王曾晖、朱健凯、徐博，深圳大学余快。论文的第一作者包括基础与前沿研究院博士生巫佳琦和王璐明。电子科技大学基础与前沿研究院为第一完成单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金原创探索计划等项目的支持。
近年来，纳米级厚度的超薄金属薄膜因其区别于体材料的独特光学与电子特性而备受关注。得益于其高表面积–体积比以及在超薄尺度下显现的量子限域效应，这类材料（如金薄膜）可呈现可调的能带结构和增强的表面等离激元共振（SPR）响应。此外，超薄金属在保持优异电导率的同时，还具备强光–物质耦合能力、较高的光学透过率、良好的电光调控能力，以及在单原子层极限下可能出现的超导特性。基于上述优势，超薄金属在光电器件、柔性电子和传感等领域展现出广阔的应用前景。
为进一步挖掘此类超薄材料的传感潜力，引入机械自由度并构建纳米机电系统（NEMS）被认为是一条有效途径。这一策略已在低维材料（如石墨烯和碳纳米管等）的NEMS传感器中得到充分验证，在力、质量和位移检测方面实现了突破性性能。然而，相较之下，基于超薄金属的NEMS器件研究仍相对有限，其潜在的传感能力尚有待系统探索与深入研究。
本研究采用化学方法制备了单晶超薄金纳米片，并基于此构建了二维金纳米机械谐振器，实现了工作于高频（HF）和甚高频（VHF）范围的纳米机电传感器。借助光学干涉测量系统，本工作清晰解析了器件的共振响应，并实现了低至数十fm/Hz1/2量级的位移测量灵敏度。在光热驱动条件下，器件表现出高度线性响应（非线性系数低至 0.0865）、较高的功率–频率响应度（约 −11.47 ppm·μW⁻¹），并在激光功率从 2.3 μW 至 0.48 mW 的范围内展现出良好的重复性和稳定性。进一步地，本研究建立了超薄金 NEMS 的频率尺度关系（Frequency Scaling Law），提取出其有效杨氏模量约为 75.6 GPa，预应力范围为 0.09–0.8 N·m-1，为器件结构设计与性能优化提供了理论依据。该工作首次系统展示了基于超薄金纳米片的高性能 NEMS 光热传感器，揭示了二维金纳米结构在高频纳米机械共振与光电响应中的独特优势。这一成果不仅深化了对金纳米结构力学特性的理解，也为未来金基集成化高性能传感器、射频器件及纳米机电系统的发展奠定了重要基础。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/advs.202521335
