NEMS-納機電系統
目前,世界各地在NEMS及其相關(guān)方面開(kāi)展的研究工作主要有:
(1) 諧振式傳感器,包括質(zhì)量傳感、磁傳感、慣性傳感等;
(2) RF諧振器、濾波器;
(3)微探針熱讀寫(xiě)高密度存儲、納米磁柱高密度存儲技術(shù);
(4)單分子、單DNA檢測傳感器以及NEMS生化分析系統(N-TAS);
(5)生物電機;
(6)利用微探針的生化檢測、熱探測技術(shù);
(7)熱式紅外線(xiàn)傳感器;
(8)機械單電子器件;
(9)硅基納米制作、聚合物納米制作、自組裝;等等。
為什么要研究發(fā)展NEMS系統?因為人們希望對微小的力和位移進(jìn)行測量。超導器件約瑟夫森結中電流的震蕩,邁克耳遜干涉儀等都可以歸結為對微小位移的測量。集成化的NEMS系統能夠對10^-21克的質(zhì)量和10^-21牛頓的力進(jìn)行測量。這么靈敏的探測器可以幫助我們測量單個(gè)核子的核自旋,進(jìn)而對大分子的三維結構能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。
NEMS系統中的振子頻率一般高達幾十兆赫茲,最高的頻率達到10^9赫茲。振子的震動(dòng)是與電場(chǎng)耦合著(zhù)的,可以受電場(chǎng)控制。納米光機械系統(NOMS)也與此類(lèi)似,不過(guò)與機械振子耦合的不是電場(chǎng),而是光場(chǎng)。與NEMS不同,NOMS也可以用作光學(xué)器件,完成一些非線(xiàn)性光學(xué)的實(shí)驗,或者作為一些特殊的光源。
有兩種研究途徑被研究者視為標準的NEMS研究方法。一種方法,自上而下,可以總結為“用一套工具來(lái)制作一套更小的工具”。例如,一個(gè)用毫米量級的工廠(chǎng)制作出來(lái)微米量級的工具,可以用來(lái)制作納米量級的器械。另一種方法自下而上,可以被認為是組裝原子和分子,使之達到期間所要求的復雜度和功能。這種過(guò)程可能用到自組裝或分子生物系統。
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