Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Układy nanoelektromechaniczne do wykrywania masy

Nanorezonatory mechaniczne można porównać do unieruchomionych na obu końcach mikroskopijnych deseczek. Upadek drobnej masy na taki rezonator powoduje zmianę jego wibracji. Naukowcy zajęli się badaniem nanorezonatorów w nowatorskich konfiguracjach urządzeń, uzyskując obiecujące wyniki.
Układy nanoelektromechaniczne do wykrywania masy
Kamertony widełkowe są jednym z rodzajów rezonatora mechanicznego — urządzenia wibrującego z określoną częstotliwością. Rezonatory mechaniczne (oscylatory) są używane od ponad stu lat w zegarach komputerowych, zegarkach i niemal wszystkich rodzajach instrumentów muzycznych.

Postępująca na przestrzeni ostatnich 50 lat miniaturyzacja dotyczy również rezonatorów. Naukowcy zainteresowali się nanorezonatorami jako metodą wykrywania bardzo małych mas. Gdy nanorezonator zostanie unieruchomiony na obu końcach i wprawiony w drgania, może służyć do wykrywania małych mas, których umieszczenie na rezonatorze powoduje zmianę wzorca wibracji. Im mniejsza masa rezonatora, tym wyższa jego czułość.

Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt ACRES ("Array of coupled nanoresonators"), aby zbadać możliwości, jakie daje sprzężenie lub połączenie kilku rezonatorów. Zbiorcze interakcje nieliniowe w zespołach sprzężonych rezonatorów mechanicznych mogłyby przynieść nowatorskie funkcje lub zwiększoną rozdzielczość wykrywania.

Badacze stwierdzili, że obecnie istnieje szereg czynników ograniczających możliwości stosowania układów sprzężonych w systemach nanoelektromechanicznych. Być może najważniejszą trudnością jest niedostateczna dokładność pracy urządzeń produkujących części. Im mniejsze są wykonywane elementy, tym większemu wzmocnieniu ulegają wszelkie niedokładności, wymagając kompensacji poprzez zastosowanie mocniejszego sprzężenia lub aktywnego strojenia.

Naukowcy z projektu ACRES skupili się zatem na układach nanoelektromechanicznych wykorzystujących aktywację piezoelektryczną (indukowanie ruchu poprzez przyłożenie niewielkiego napięcia) i wykrywanie piezometaliczne (wykrywanie ruchu rezonatora na podstawie zmiany oporu elektrycznego metalowej pętli). Opracowano bardzo czułą technikę transdukcji w zintegrowanych układach nanoelektromechanicznych. Zastosowano metodę wykrywania naprężeń w cienkich warstwach metali umożliwiającą opracowanie najmniejszych jak dotąd nanoelektromechanicznych źródeł częstotliwości pracujących w temperaturze pokojowej. Podczas badań poczyniono szereg istotnych odkryć, które opisano w publikacjach naukowych.

Wyniki projektu pozwoliły wskazać ograniczenia dotychczasowych technologii coraz bardziej czułego wykrywania mas z wykorzystaniem sprzężonych nanorezonatorów mechanicznych. Naukowcy wykonali też układy nanoelektromechaniczne z materiałów piezoelektrycznych, uzyskując przełomowe wyniki.

Powiązane informacje

Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę