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制造领域新技术!3D打印机纳米机械谐振器实现硅基 NEMS 性能

发布时间:2022-04-12

  微机电设备 (MEMS) 基于微米级机械和电子元件的集成,我们在日常生活中都在不断地使用它们。例如,在我们的手机中,至少有十几个 MEMS 可以调节不同的活动,包括手机的运动、位置和倾角监控,用于不同传输频段的有源滤波器和麦克风本身。

  更有趣的是这些设备 (NEMS) 的极端纳米级微型化,因为它提供了创建惯性、质量和力传感器的可能性,其灵敏度如此之高,以至于它们可以与单个分子相互作用。

  然而,NEMS传感器的普及仍然受到传统硅基技术制造成本高的限制。相反,3D 打印等新技术表明,可以以低成本和有趣的内在功能创建类似的结构,但迄今为止,作为质量传感器的性能很差。

  Nature Communications 上发表的文章“使用 3D 打印机纳米机械谐振器实现硅基 NEMS 性能”展示了如何通过 3D 打印获得机械纳米谐振器,其品质因数、发布的稳定性、质量灵敏度和强度与那些可比拟的硅谐振器。该研究是都灵理工大学(应用科学与技术系的 Stefano Stassi 和 Carlo Ricciardi;NAMES 和 MPNMT 小组的 Mauro Tortello 和 Fabrizio Pirri)与耶路撒冷希伯来大学合作的结果, Ido Cooperstein 和 Shlomo Magdassi 的研究。

图片来源:Pixabay/CC0 公共领域

  不同的纳米器件(膜、悬臂、桥)是通过在新的液体组合物上进行双光子聚合获得的,然后通过热处理去除有机成分,留下具有高刚度和低内部耗散的陶瓷结构。如此获得的样品然后通过激光多普勒振动测量法表征。

  Stefano Stassi 解释说,我们制造和表征的 NEMS,具有与当前硅器件一致的机械性能,但它们是通过更简单、更快和更通用的工艺获得的,因此也可以添加新的化学物理功能。例如,文章中使用的材料是 Nd:YAG,通常用作红外范围内的固态激光源。

  Shlomo Magdassi 说,制造性能与硅器件相似的复杂和微型设备的能力。通过快速简单的 3D 打印工艺,为增材制造和快速制造领域带来了新的视野。

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