Nanotechnologie integriert Mechanische und elektrische Komponenten mit NEMS
NEMS, oder nanoelektromechanischen Systemen, sind Vorrichtungen, die nanoskalige mechanischen und elektrischen Komponenten zu einer einzigen Komponente integriert werden. NEMS sind auf Halbleiterchips mit integrierten Schaltungsherstellungstechniken aufgebaut. Durch die Herstellung mechanischer Komponenten auf demselben Siliziumchip zur Steuerung des Mechanismus oder Verstärken eines Signals verwendet, um elektrische Schaltungen enthält, reduzieren Sie deutlich die Größe, die Kosten und die Leistungsanforderungen für diese Geräte.
Gegenwärtig ist die praktische Ausführung dieser Methode konzentriert sich auf Mikrosystemtechnik (MEMS), die für Sensoren verwendet werden. Ein Beispiel für einen MEMS-Sensor ist der Beschleunigungssensor die Airbags bei einem Aufprall entfaltet. MEMS sind auch in Game-Controller verwendet, um Ihre Bewegungen zu erfassen und diese Daten verwenden, um eine Action-Figur in einem Spiel zu kontrollieren. Medizinische Anwendungen für MEMS umfassen Blutdruck und niedrige Blutzuckersensoren.
NEMS können einige Arten von Sensoren empfindlicher machen. Forscher glauben, dass NEMS bewegen zu, die die Größe der mechanischen Komponenten auf einem Chip auf der Nanoskala reduziert, um die Fähigkeiten der Geräte zu verbessern, die extrem empfindliche Messungen benötigen.
Die Forscher haben chemische und bakterielle NEMS-Sensoren entwickelt mit Nanocantilevern. Nanocantilevern wurden so niedrig wie 20 nm mit Dicken hergestellt. Diese wirken wie eine Gitarrensaite, die bei einer bestimmten Resonanzfrequenz vibriert, wenn gezupft. Nanocantilevern wurden mit Antikörpern, die Bindung an Viren oder Bakterien funktionalisiert, und das zusätzliche Gewicht des Virus oder Bakterien, ändert die Frequenz, bei der der Ausleger schwingt.
Forscher haben ein NEMS Resonator entwickelt, die empfindlich genug ist, um die Masse der einzelnen Moleküle zu messen. Der Resonator besteht aus einem Band von 100 Nanometer dick und 2 Mikrometer lang. Wenn ein Molekül auf dem Band landen, Änderungen- die Frequenz seiner Schwingung die Menge der Änderung in der Masse des Moleküls abhängt.
Weil Methoden NEMS Vorrichtungen die gleichen Techniken zur Herstellung integrierter Schaltungen verwenden herzustellen, vorstellen Forscher NEMS-Geräte, die eine Anordnung dieser Resonatoren haben, ebenso wie integrierte Schaltungen Arrays von Speicherzellen aufweisen. Arrays von Resonatoren, die die Masse von vielen Molekülen gleichzeitig messen könnte das Verständnis nützlich sein, wie biologische Systeme so Systeme arbeiten ähnlich wie sie aufgebaut werden können.