Создан наносенсор, позволяющий «видеть» атомы без громоздких лазеров

✦ ИИ  Этот пост, предположительно, был создан при помощи искусственного интеллекта
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Ключевая проблема квантовых сенсоров — их зависимость от громоздкой и капризной оптики — получила элегантное инженерное решение. Исследователи из TU Wien создали полностью электромеханическую систему (NEMS) на основе вакуумного конденсатора с рекордным зазором в 32 нанометра, что открывает путь к массовому производству компактных атомно-силовых микроскопов.

Макроснимок нового наноустройства
Макроснимок нового наноустройства
Автор: (c) TU Wien Источник: www.tuwien.at

Вместо того чтобы считывать колебания зонда лазером, австрийские инженеры использовали принцип прямого параметрического сопряжения. В основе их устройства лежит сверхминиатюрный вакуумный конденсатор, где одна из алюминиевых пластин является подвижной мембраной. Любое ее смещение, вызванное атомными силами, изменяет емкость, что мгновенно регистрируется как изменение резонансной частоты всего электрического контура. Сила этой связи напрямую зависит от зазора между пластинами, и его уменьшение до рекордных 32 нм позволило достичь беспрецедентной чувствительности.

Технологическим прорывом стала не только миниатюризация, но и производственный процесс. Вся структура изготавливается на стандартных кремниевых подложках, что обеспечивает полную совместимость с существующей технологией CMOS. Это кардинально снижает потенциальную стоимость и открывает возможность для крупносерийного производства, в отличие от штучных лабораторных образцов. Интеграция пьезоэлектрического привода из нитрида алюминия (AlN) обеспечивает точное управление колебаниями мембраны без внешнего воздействия.

 Схематическое изображение ключевых этапов изготовления NEMS-сенсора. Процесс включает последовательное напыление слоев алюминия (электроды), кремния (жертвенный слой) и нитрида алюминия (пьезоэлектрический привод).
Схематическое изображение ключевых этапов изготовления NEMS-сенсора. Процесс включает последовательное напыление слоев алюминия (электроды), кремния (жертвенный слой) и нитрида алюминия (пьезоэлектрический привод).
Автор: Ioan Ignat et al. Источник: advanced.onlinelibrary.wiley.com

Главное преимущество разработанной NEMS-платформы — ее практичность. Она не только полностью исключает необходимость в сложных оптических системах, но и эффективно работает при комнатной температуре. Это устраняет одно из главных препятствий для широкого внедрения квантовых технологий — требование криогенного охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю.

Представленная работа является не просто демонстрацией рекордно малого компонента, а созданием универсальной платформы для нового поколения квантовых датчиков. Эта технология способна произвести революцию в атомно-силовой микроскопии, сделав ее более доступной и компактной, а также стать основой для высокопроизводительных сенсоров в медицине, материаловедении и фундаментальной науке.

Источник: Advanced Materials Technologies

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Наука и космос, флора и фауна. Для связи: kifloblog@yandex.ru

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...

Лось способен нырять за кормом на несколько метров: зачем сухопутному гиганту подводная жизнь

Лось кажется животным, которому вода нужна разве что для питья и спасения от жары. Высокие ноги, тяжёлое тело, огромная голова — всё в нём будто рассчитано на болота и лесные просеки, но...

Ракетная Tesla полетела, а также развитие ситуации с датацентрами в РФ: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: ЦОДы Судного дня в России, Генпрокуратура отступилась от Freedom Holding, Нобелевка по экономике...

Обзор контроллера XPpen Pilot Pro: как им манипулировать?

Я думал что он поможет мне быстрее работать в Lightroom, но чуда не случилось. Инструмент удобный, но полностью заменить клавиатуру не получится. Да этого никто и не обещал. Хотя некоторые удобства...