Elektromechanische sensoren vertellen de airbag in uw auto om op te blazen en uw iPhone-scherm te draaien zodat deze overeenkomt met uw positie op de bank. Nu maakt een onderzoeksgroep van de Faculteit Ingenieurswetenschappen van de Universiteit van Tel Aviv de technologie nog nuttiger.

Prof. Yael Hanein, Dr. Slava Krylov en hun promovendus Assaf Ya'akobovitz hebben zich ten doel gesteld om sensoren voor micro-elektromechanische systemen (MEMS) aanzienlijk gevoeliger en betrouwbaarder te maken dan ze nu zijn. En ze verkleinen hun werk tot nano-formaat om het te doen.

Gevoeliger sensoren betekent meer spannende videogames, beter functionerende prothetische ledematen, auto's die botsingen en gevaarlijke bochten kunnen detecteren voordat ze plaatsvinden, en -- in de defensie-industrie -- raketten die een doel veel nauwkeuriger kunnen bereiken.

minuscule aardbevingen

In staat om de beweging van individuele atomen te "voelen" en te voelen, het nieuwe MEMS-detectieapparaat van de onderzoekers maakt gebruik van kleine koolstofbuizen, nano in grootte -- ongeveer een miljardste van een meter lang. Deze kleine buisjes maken met behulp van een proces waarbij methaangas en een oven worden gebruikt, Prof. Hanein heeft een methode ontwikkeld waarbij ze zich op een oppervlak van een siliciumchip rangschikken om minuscule bewegingen en veranderingen in de zwaartekracht nauwkeurig waar te nemen.

In het apparaat ontwikkeld door het team van Prof. Hanein en Dr. Krylov, een zeer kleine buis op nanometerschaal wordt toegevoegd aan veel grotere MEMS-apparaten op micrometerschaal. Kleine misvormingen in de kristalstructuur van de buizen registreren een verandering in de beweging van het nano-object, en leveren de amplitude van de beweging door een elektrische impuls. "Het is zo'n klein ding, " zegt prof. Hanein. "Maar op onze resolutie, we zijn in staat om de beweging van objecten zo klein als een paar atomen te voelen."

"Oorspronkelijk vooral ontwikkeld voor de auto-industrie, miniatuursensoren zijn overal om ons heen, " zegt prof. Hanein. "We hebben een nieuw apparaat kunnen maken waarbij de nanostructuren op een groot oppervlak worden geplaatst - en ze kunnen worden gerangschikt in een proces dat geen menselijke tussenkomst vereist, dus ze zijn gemakkelijker te vervaardigen. We kunnen deze nano-sensorbuizen overal heen brengen waar we ze nodig hebben, wat erg handig en kosteneffectief zou kunnen zijn in een breed spectrum van industrieën."

Tot nu, Prof. Hanein legt uit, het gebied van het maken van sensoren voor nanotechnologie is voornamelijk gebaseerd op handmatige bediening die tijdrovende technieken vereist. Prof. Hanein en haar team hebben een gevoelig maar overvloedig en kosteneffectief materiaal ontwikkeld dat op prothetische ledematen kan worden aangebracht, ingevoegd in nieuwe videogames voor spannender spel, en gebruikt door de auto-industrie om een ​​mogelijke botsing te detecteren voordat deze fataal wordt.

De technologie is gepresenteerd in een aantal peer-reviewed tijdschriften, waaronder het Journal of Micromechanics and Micro-engineering; op een MEMS-conferentie in Hong Kong; en op een nanoconferentie in Tirol, Oostenrijk in maart.

Markten in beweging

De markt voor MEMS-apparaten, die mechanische signalen opnemen en omzetten in elektrische impulsen, wordt geschat op miljarden. "De belangrijkste uitdaging voor de industrie is om deze basissensoren een stuk gevoeliger te maken, om minieme veranderingen in beweging en positie te herkennen. Uiteraard is er grote belangstelling van het leger, die het navigatiepotentieel van dergelijke technologieën erkent, maar er zijn ook humanitaire en recreatieve toepassingen die voort kunnen komen uit dergelijke militaire ontwikkelingen, " benadrukt Prof. Hanein. Gevoeliger MEMS zou een rol kunnen spelen bij geleide chirurgie, bijvoorbeeld.

Het TAU-team werkt aan de optimalisatie van het systeem, in de hoop het minstens 100 keer gevoeliger te maken dan welk sensorapparaat dan ook dat momenteel op de markt is.