Micro-elektromechanische systemen (MEMS) zijn ongelooflijk kleine apparaten, vaak gebouwd op de schaal van miljoensten van een meter. Conventionele MEMS-structuren zijn meestal gemaakt van op silicium gebaseerde materialen die bekend zijn in de micro-elektronica-industrie, maar dit negeert een reeks nuttige materialen zoals andere halfgeleiders, keramiek, en metalen. Door een verscheidenheid aan materialen te gebruiken die niet vaak worden geassocieerd met MEMS-technologie, een team van de Brigham Young University (BYU) in Provo, Utah heeft sterkere microstructuren gecreëerd die precieze, hoge en smalle 3D-vormen - kenmerken die nooit eerder mogelijk waren in MEMS. De onderzoekers zullen hun nieuwste bevindingen presenteren op het AVS 59th International Symposium and Exhibition, gehouden 28 oktober – 2 november in Tampa, fla.

Om de MEMS-materialenbarrière te doorbreken, de onderzoekers bedachten een nieuw productieproces genaamd carbon nanotube templated microfabrication (CNT-M). Het maakt gebruik van patronen, verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisarrays die bossen worden genoemd als een 3D-steiger voor microfabricage. Met deze steiger kunnen de onderzoekers nauwkeurige, hoge en fijne microstructuren. Maar de bossen zijn extreem kwetsbaar. Om ze sterker te maken, verving het team de luchtruimten tussen de koolstofnanobuisjes door een vulmateriaal door atomaire afzetting.

Het team heeft hun nieuwe CNT-M-framework gebruikt om metalen componenten te maken van wolfraam, molybdeen en nikkel. Deze metalen bieden gewenste eigenschappen voor MEMS-toepassingen en componenten, inclusief hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, hoge smelttemperaturen, weerstand tegen corrosie, lage thermische uitzetting en hardheid.

De vooruitgang van het BYU-team opent de deur voor het manipuleren van materie op nieuwe manieren die de efficiëntie optimaliseren, prestaties en kosten op een groot aantal gebieden, inclusief medicijnen, in beeld brengen, computergebruik, synthese van materialen, chemische synthese, en afdrukken. De meeste biologische en biomedische processen vinden plaats op nanoschaal. Door modellen en sjablonen op deze schaal te ontwikkelen, kunnen wetenschappers communiceren met, het ongewone fysieke, chemisch, mechanisch, en optische eigenschappen van materialen in van nature kleine systemen.

Nu al, de BYU-onderzoekers hebben hun nieuwe techniek met succes gebruikt om chemische detectieapparaten te maken die chemische reacties tijdens farmaceutische productie kunnen valideren. Teamlid Robert C. Davis, doctoraat, stelt zich voor dat CNT-M op een dag zelfs een rol zou kunnen spelen bij het bedenken van nieuwe, duurzamere batterijen.