Des systèmes nano-électromécaniques pour la détection des masses
Les diapasons sont un exemple de résonateur mécanique, un appareil qui vibre à des fréquences particulières. Les résonateurs mécaniques ou oscillateurs sont utilisés depuis plus d'un siècle dans les horloges informatiques, les montres et pratiquement tous les types d'instruments de musique. De petites choses ont connu un destin majeur au cours des 50 dernières années, et les résonateurs en font partie. Les nano-résonateurs ont attiré l'intérêt des chercheurs pour la détection des masses extrêmement faibles. Les nano-résonateurs fixés en leurs deux extrémités et amenés à vibrer permettent de détecter une petite masse placée dessus, en modifiant les modes de vibration. Plus la masse du résonateur est faible, plus sa sensibilité est élevée. Des chercheurs ont initié le projet ACRES («Array of coupled nanoresonators»), financé par l'UE, pour étudier les possibilités offertes par le couplage ou la connexion de deux nano-résonateurs ou plus. Les interactions collectives non-linéaires dans des réseaux de résonateurs mécaniques couplés pourraient fournir de nouvelles fonctionnalités ou une meilleure résolution de détection. Des chercheurs ont découvert qu'un certain nombre de facteurs limitent actuellement l'application des systèmes couplés dans les systèmes nano-électromécaniques (NEMS). Le plus important est peut-être le manque de précision des équipements de fabrication. Plus les pièces à fabriquer sont petites, plus les imprécisions qui résultent sont amplifiées, ce qui nécessite des mécanismes compensatoires comme un couplage plus fort ou un réglage actif. Les chercheurs du projet ACRES se sont ainsi intéressés aux NEMS basés sur un actionnement piézoélectrique (générant un mouvement par application d'une faible tension) et la détection piézométallique (détectant le mouvement du résonateur via un changement de résistivité d'une boucle de métal). Ils ont développé une technique de transduction de NEMS intégrée hautement sensible. Cette méthode utilisait la pression dans de fines couches de métal pour développer les plus petites sources de fréquences à base de NEMS à ce jour à température ambiante. Au cours du processus, de nombreuses observations importantes ont abouti à des publications scientifiques. Les résultats du projet ont mis en lumière les limites actuelles d'une détection de masse de plus en plus sensible par nano-résonateurs mécaniques couplés. Les chercheurs ont ensuite développé des dispositifs de NEMS à partir de matériaux piézoélectriques avec des résultats inédits.
