There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanoelectromechanical System (NEMS) - Inledning, Applikation och Utmaningar av Nanoelectromechanical System

Professor Burhanuddin Y. Majlis och Professor Ille C. Gebeshuber, Institut av Microengineering och Nanoelectronics (IMEN), Universiti Kebangsaan Malaysia; Institutet av Applicerad Fysik, den Wien Universitetar av Teknologi och Österrikare Centrerar av Kompetens för Tribology, Wieneren Neustadt.
Motsvarande författare: gebeshuber@iap.tuwien.ac.at

NanoElectroMechanical System (NEMS) har kritiska strukturella beståndsdelar på eller nedanföra 100 nm. Detta skiljer dem från MicroElectroMechancial System (MEMS), var de kritiska strukturella beståndsdelarna är på mikrometerlängdfjäll. Jämfört till MEMS, samlas den mindre NEMS-sammanslutningen med higher ytbehandlar område till volymförhållandet och är därför mest intressant för applikationer angående kickfrekvensresonators och ultrasensitive avkännare.

Atom- styrkamicroscopy: Atom- styrkamicroscopy är en typ av scanningsondmicroscopy. En korspets som monteras av en böjlig cantilever, är överst rastret som avläs över en ytbehandla, och olikt ytbehandla parametrar liksom topografi, och den viscoelastic rekvisitan kan antecknas. Skärpan av spetsen bidrar till upplösningen av mikroskopet; därför används kolnanotubes med deras monterade små diameter och kickaspektförhållande till spetsen för specifika applikationer.

Kolnanotubes: Kolnanotubes är molekylära rör som göras av kol, med en diameter mellan 1nm och 50nm och olika längder. Det finns singeln walled kolnanotubes, dubbla väggkolnanotubes och multiwallkolnanotubes. Kolnanotubes kan for example användas för functionalization av AFM-spetsar, i nanocomposites, och som binder i nanotechnological applikationer.

Graphene: Graphene täcker är singellagrar av grafiten med enhetlig honungskaka-något liknande strukturerar. De är starka och stabila och utmärkta bärare för elektrisk laddning.

MEMS: MEMS-stativ för MicroElectroMechanical System. För närvarande betecknar uttrycka MEMS konstgjorda mekaniska beståndsdelar, avkännare, utlösare och elektronik som det producerades genom att använda microfabricationteknologi och integreras på en silikonsubstrate. Mer Och Mer används uttrycka MEMS för miniaturized apparater, som baseras på Silikonteknologi eller traditionell precision som iscensätter, kemiskt eller mekaniskt.

Nanoelectronics: Nanoelectronics fördjupa miniatyrisering in mot det ultimat begränsar vidare av individatoms och molekylar. På ett sådan litet fjäll kunde miljarder av apparater integreras in i ett nanoelectronical system för singel. Nanoelectronics är ofta ansedd en splittra teknologi, därför att närvarande kandidater för nanoelectronical funktionella beståndsdelar är markant olika från traditionella transistorer.

Nanofabrication: Nanofabrication ser till fabriceringen av material, strukturerar läkarundersökningen, eller apparater med en åtminstone av deras dimensionerar i spänna av 1-100 nm. Olika nanofabricated apparater ställer ut funktionellt rekvisita, fenomen och uppförande som skiljer klart dem från deras macroscalemotstycken.

NEMS: NEMS-stativ för NanoElectroMechanical System. NEMS fördjupa miniatyrisering in mot det ultimat begränsar vidare av individatoms och molekylar. NEMS är konstgjorda apparater med funktionella enheter på ett längdfjäll mellan 1 och 100 nm. Några NEMS baseras på rörelsen av nanometer-fjäll delar.

NEMS-applikationer förutses, i avkänning, skärmar, portable, driver utvecklingen, energiplockning, drogleverans och att avbilda1. Exempel för NEMS består av nanoresonators2,3 och nanoaccelerometers4, inbyggda peizoresistive upptäcktsapparater5. Applikationer, som har endera redan, nedde marknadsföra eller är tillgängliga, som forskningprototyper består av ultrasharpspetsar för atom- styrkamicroscopy (e.g., singel-walled kolnanotubes som monteras på spetsen av en atom- styrkamicroscopycantilever), 6ett beständigt NEMS-minne, 7NEMS-avkännare, 8,9transistorer för elektronen för Kolnanotubesingeln, 10nanoelectrometers, 11vidarebefordrar och kopplar med nanotubes, 12,13pH-avkännare, 14proteinkoncentrationsavkännare, 15Etc.

NEMS kan endera vara producerad botten-upp (e.g kemiska självenhetsmetoder, CVD-metoder som hoas pläterar teknik), bästa-besegra (e.g metalliskt tunt filmar eller etsade halvledarelagrar, som produceras med hjälpen av etsning, med scanningsonden bearbetar eller med nanolithographymetoder), eller via kombinerade metoder var molekylar integreras in i enbesegra ram. Kol16(graphene, kolnanotubes) är ett materiellt för ha som huvudämne som används i strömmen NEMS.

Strömutmaningar i NEMS angår den anpassade produktionen av metalliskt, eller den semiconducting Kolnanotubes17 såväl som stictionen och smörjning utfärdar18. Det Monomolecular smörjmedlet filmar är ett hoat ämne av forskning19.

Bioinspiration: I MEMS- och NEMS-teknologi - som är jämförbar till biologi - ett inskränkt numrerar av baserar material används som ger en lång räcka av funktionell och strukturell rekvisita. Komplexiteten av förhöjningarna för att närma sig (i biologi såväl som i att iscensätta) med minskning numrerar av baserar material. Biomimetics dvs., teknologiöverföring från biologi till att iscensätta, är speciellt lova i MEMS-utveckling på grund av de materiella tvången i båda sätter in. 20

Diatoms21 är celled organismer för singel som har rörs delar i släkting att vinka på nanoscalen. De är kick-potentiella biologiska system som kan inspirera att dyka upp NEMS-teknologier: Diatoms liksom den Eunotia sudeticaen, Bacillaria paxillifer och art av Ellerbeckia har förser med gångjärn, och interlocking apparater på flera 100 nanometer fjäll20, den diatomsCorethron pennatumen och den Corethron criophilumen ställer ut klicka-stopp mekanism på mikrometerlengthscalen, och nedanfört och uppvecklingen av celler av dessa art, efter celluppdelning har varit ett utmärkt exempel på hur man erhåller 3D, strukturerar från fabricerad 2D strukturerar20. Fjädrar Även, och kan micropumps realiseras på det mikro och nanoscalen, e.g i den diatomsRutilaria grevilleanaen och den Rutilaria philipinnarumen, 22,23även om dessa är stilla ämnen av diskussionen.

Framtidsutsikt

Framtida applikationer av NEMS är hårda att förutsäga. Prototypen NEMS, som skulle, är economically mest intressant är de som är mest hård att kommersialiseras. Applikationer som sammanslutningbiologi och nanotechnology verkar för att vara mest lova24. Nanoresonators skulle har att rikta följder för de trådlösa kommunikationsteknologierna.

Möjlighetapplikationer av kan nanomotors är nanofluidic pumpar för biochips eller avkännare. Enligt Alex Zettl från den Berkeley Universitetar kan CA, USA som dyker upp NEMS, också banan långt för nya MicroElectroMechanical System (MEMS) som har för närvarande att ha som huvudämne problem med stiction; inbyggda system från kan NEMS och MEMS är av kickrelevans (liksom MEMS-avkännare med NEMS som kärnar ur delar), jämfört till de naturliga systemen i biologi, var celler som är riktiga mikro-anmärker, har olika nanoparts som integrative delar.

Nytt arbete vid avdelningen av OmformareVetenskap och Teknologi av Universitetar av Twente, Holland, koncentreras på konstruktionen av riktigt tredimensionella nanostructures. Sätter in av applikationer undersöks inte ännu fullständigt, men första studier på celltillbehörar i nanoconfined 3D anmärker, och selforganizing nanoparticles är kommande. Nya studier, i att skulptera 3D, är tränga någon på lithography för avancerat sondera (smarticles), och ultimately tippar korsonden25. Denna forskningstyrka som är bly- till intressant dyka upp MEMS.


Hänvisar till

1. Cimalla V., Niebelschütz F., Tonisch K., Foerster Ch., Brueckner K., Cimalla I., T., Friedrich, Pezoldt J., Stephan R., Hein M. och Ambacher O. Nanoelectromechanical apparater för att avkänna applikationer, Funktionella Material för Microen och Nanosystems - EMRS, Avkännare och Utlösare B: Kemisk 126(1), 2007, 24-34, doi: 10.1016/j.snb.2006.10.049
2. LaHaye M.D., Buu O., Camarota B. och Schwab K.C. Annalkande som quantumen begränsar av en nanomechanical resonator, Vetenskap 304(5667), 2004, 74-77, doi: 10.1126/science.1094419
3. Peng H.B., Chang C.W., S Aloni., Yuzvinsky T.D. och Zettl A. Mikrovåg elektromekanisk resonator som består av klämmde fast kolnanotubes i en kulramordning, Phys. Rev. B 76(3), 2007, 035405 (5p)
4. Fennimore A M., Yuzvinsky T.D., Han W. - Q., Fuhrer M.S., Cumings J. och Zettl A. Rotations utlösare som baseras på kolnanotubes, Natur 424, 2003, 408-410, doi: 10.1038/nature01823
5. Li M., för Tang H.X. och Roukes M.L. Ultra-Känsliga NEMS-baserade cantilevers för avkänning, avläst sond och mycket kick-frekvens applikationer, Natur Nanotech. 2 2006, 114-120, doi: 10.1038/nnano.2006.208
6. Att avbilda för Grupp J.S., Rhodin T.N. och McEuen P.L. NONCONTACT-AFM av molekylärt ytbehandlar genom att använda teknologi för singel-väggen kolnanotube, Nanotechnology 15, 2004, S76-S78
7. Tsuchiya Y., Takai K., Momo N., Nagami T., nanocrystallinen Si för apparaten Mizuta H. och för Oda S. Nanoelectromechanical för det beständiga minnet den inkorporerande pricker, J. Appl. Phys. 100(9) 2006, 094306
8. Besteman K., Lee J.O., Wiertz F.G.M., Heering H.A. och Dekker C. Enzym-Täckte kolnanotubes som singel-molekylen biosensors som Är Nano Märker 3(6), 2003, 727-730
9. Cui Y., Wei Q., Parkerar H.- och Lieber C.M. Nanowire nanosensors för högt känslig och selektiv upptäckt av biologisk och kemisk art, Vetenskap 293, 2001, 1289-1292
10. Postma H.W.Ch., Teepen T., Yao Z., Grifoni M. och Dekker C. Kol nanotubesingel-elektron transistorer på rumstemperaturen, Vetenskap 293(5527), 2001, 76 - 79, doi: 10.1126/science.1061797
11. Cleland A.N. och Roukes M.L. Nanostructure-Baserad mekanisk electrometry, Natur 392, 1998, 160
12. Kinaret J.M., Nord T. och Viefers S. Ettbaserat nanorelay, Appl. Phys. Lett. 82(8) 2003, 1287-1289
13. Kaul A.B., Wong E.W., Jakten B.D. för Epp L.and, Elektromekanisk kolnanotube kopplar för kick-frekvens applikationer, Nano Lett. 6(5) 2006, 942-947
14. Chen Y., Wang X., Erramilli S., Mohantya P. och Kalinowski sätta inverkställer A. Silikon-Baserade nanoelectronic pH-avkännaren med lokal utfärda utegångsförbud för kontrollerar, Appl. Phys. Lett. 89 2006, 223512
15. Avkännare för Lee W.C., Cho Y.H. och Pisano A. Nanomechanical proteinkoncentration genom att använda en nanogap som pressar utlösaren med kompenserade förskjutningsövervakningelektroder, J. Microelectromechanical System 16(4), 2007, 802-808
16. Mahalik N.P. Micromanufacturing & Nanotechnology, Springer 2006
17. Ebbesen T.W., Lezec H.J., Hiura H., Bennett J.W., Ghaemi H.F. och Thio Elektrisk conductivity för T. av individkolnanotubes, Natur 382, 1996, Pp. 54 -. doi 56: 10.1038/382054a0
18. Bhushan B. Nanotribology och Nanomechanics: En Inledning, Springer som Publicerar, 2008
19. Tomala A., Werner W.S.M., Gebeshuber I.C., Doerr N. och Stoeri H. Tribochemistry av det monomolecular smörjmedlet filmar av ethanolamineoligomers, Trib. Int. 42(10) 2009, 1513-1518, doi: 10.1016/j.triboint.2009.06.004
20. Gebeshuber I.C., Stachelberger H., Ganji B.A., Fu D.C., Yunas J. och Majlis B.Y. Exploring det innovational potentiellt av biomimeticsen för romanen 3D MEMS, Adv. Mattt. Res. 74 2009, 265-268, doi: 10,4028/www.scientific.net/AMR.74.265
21. RundaF.E., Crawford R.M. och Mann D.G. Diatomsna: biologi och morfologi av generana, Cambridge UniversitetarPress, Cambridge, UK, 1990
22. Crawford R.M. och Sims P.A. Några principer av kedjar bildande som bevisat av rekordet för tidig sortdiatomfossil, Novaen Hedwigia Beiheft 133, 2007, 171-186
23. Srajer J., Majlis B.Y. och Gebeshuber I.C. Microfluidic som simulering av en kolonial diatom kedjar, avslöjer oscillatory rörelse, ActaBot. Kroat. 68 (2), 2009, 431-441
24. Madou M.J. Från MEMS till Bio-MEMS och Bio-NEMS: Fabriks- Tekniker och Applikationer, CRC-Press, 2010
25. Berenschot E., för Tas N.R., Jansen H.V. och Elwenspoek M. 3D-Nanomachining att använda tränga någon lithography. 3rd IEEE LandskampKonferens på Nano/för Micro Iscensatte och Molekylära System, NEMS, 2008, konst. nr. 4484432, 729-732

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Professorn Ille C. Gebeshuber (Universiti Kebangsaan Malaysia)

Date Added: Dec 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit