Nanomechanika: deimantai amžiams | NPP Azijos medžiagos

Nanomechanika: deimantai amžiams | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Nanoskalės mechaninis jungiklis, pagamintas iš vieno kristalo deimanto, pasižymi dideliu tvirtumu ir atkuriamumu

Ankstyvosios skaičiavimo mašinos buvo konstruojamos naudojant mechanines svirtis ir pavaras, kurios vėliau buvo pakeistos greitesnėmis ir patikimesnėmis elektroninėmis mašinomis. Vis labiau mažėjant prietaisų dydžiui, kad būtų pasiektos naujos funkcijos, buvo vėl įdiegtos judančios mechaninės dalys. Šiuolaikinės nano- ir mikroelektromechaninės sistemos dabar suderina elektrines ir mechanines savybes, kad pasiektų įvairias funkcijas, įskaitant jutimą ir ryšius.

Dauguma nanoelektromechaninių prietaisų yra pagaminti iš silicio. Tačiau mechaniniai silicio komponentai linkę prilipti ir sulūžti, todėl prietaisai tampa nepatikimi aukštoje temperatūroje ar ekstremalioje aplinkoje. Deimantas yra standesnis, kietesnis ir atsparesnis korozijai, tačiau jis taip pat kenčia dėl prasto patikimumo ir atkuriamumo dėl priemaišų ir silpnų grūdelių ribų polikristalinėse deimantų medžiagose, iki šiol naudojamose tokiose sistemose. Meiyong Liao ir kolegos iš Nacionalinio medžiagų mokslo instituto Japonijoje dabar pagamino nanoelektromechaninį prietaisą, pagamintą iš vienkristalio deimanto, kuris išsprendžia šias problemas. 1

Tyrimo komanda pagamino laidžiojo boro pavidalo deimantų sluoksnį ant izoliacinio deimantinio pagrindo, kuris vėliau buvo modeliuotas ir išgraviruotas, kad būtų galima padaryti šimtų nanometrų pločio ir iki 16 μm ilgio konsoles ir tiltus. Dėl tokio deimantų metodo buvo išvengta struktūrinio nesutapimo, kuris atsiranda tarp deimanto ir kitos medžiagos pagrindo. Šis požiūris taip pat sukuria mechanines konstrukcijas, kurios yra lygiagrečios substratui ir yra skirtos judėti į šonus, priešingai nei dauguma silicio įtaisų, kurie yra vertikaliai orientuoti. Kitas šios gamybos schemos pranašumas yra tas, kad iš karto galima pagaminti daug prietaisų - pagrindinis masinės gamybos reikalavimas.

Image

1 pav. Nanoelektromechaninis jungiklis, pagamintas iš vieno kristalo deimanto. Laikiklis yra traukiamas arba stumiamas, kad būtų sukurtas arba nutrauktas kontaktas tarp šaltinio ir kanalizacijos elektrodų. © 2010 „Wiley-VCH“

Gaminamos deimantinės konsoles turinčios konstrukcijos buvo priverstos judėti ir persijungti tarp dviejų kontaktų, įtempiant šalia esančius elektrodus. Be to, kad prietaisai buvo atsparūs lipnumui, jie turėjo aukštą įjungimo ir išjungimo srovių santykį, buvo stabilūs aukštoje temperatūroje ir buvo gaminami su pastoviomis eksploatacinėmis charakteristikomis. Be to, dėl didelio deimanto standumo, prietaisai gali veikti aukštais dažniais. „Dabar galime gaminti įvairius rezonatorius ir jutiklius, kurių našumas yra geresnis, o tobulėjant vieno kristalo deimantų technologijai ir mažėjant kainai, deimantiniai nanoelektromechaniniai prietaisai gali pradėti konkuruoti su savo silicio kolegomis.“

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.