Styrkelse af skrøbelige skove af kulstofnanorør til nye MEMS-applikationer

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS) er utroligt små enheder, ofte bygget i skalaen milliontedele af en meter. Konventionelle MEMS-strukturer har en tendens til at være fremstillet af siliciumbaserede materialer, der er velkendte for mikroelektronikindustrien, men dette ignorerer en række nyttige materialer, såsom andre halvledere, keramik, og metaller. Ved at bruge en række materialer, der ikke almindeligvis er forbundet med MEMS -teknologi, et hold fra Brigham Young University (BYU) i Provo, Utah har skabt stærkere mikrostrukturer, der kan danne præcise, høje og smalle 3D-former – egenskaber, der aldrig før var mulige i MEMS. Forskerne vil præsentere deres seneste resultater på AVS 59th International Symposium and Exhibition, afholdt 28. oktober - 2. november, i Tampa, Fla.

For at bryde MEMS-materialebarrieren, forskerne udtænkte en ny produktionsproces kaldet carbon nanorør skabelon-mikrofabrikation (CNT-M). Den bruger mønstrede, lodret justerede carbon nanorørarrays kaldet skove som et 3-D mikrofabrikationsstillads. Med dette stillads, forskerne kan skabe præcise, høje og fine mikrostrukturer. Men skovene er ekstremt skrøbelige. For at gøre dem hårdere erstattede holdet luftrummene mellem kulstofnanorørene med et fyldmateriale ved atomistisk aflejring.

Holdet har brugt deres nye CNT-M-ramme til at fremstille metalkomponenter af wolfram, molybdæn og nikkel. Disse metaller giver ønskværdige egenskaber til MEMS-applikationer og komponenter, herunder høj elektrisk og termisk ledningsevne, høje smeltetemperaturer, modstand mod korrosion, lav termisk ekspansion og hårdhed.

BYU-teamets fremskridt åbner døren for at manipulere stof på nye måder, der optimerer effektiviteten, ydeevne og omkostninger på tværs af en række områder, herunder medicin, billeddannelse, computer, materialesyntese, kemisk syntese, og udskrivning. De fleste biologiske og biomedicinske processer foregår på nanoskala. Udvikling af modeller og skabeloner i denne skala gør det muligt for forskere at interagere med, kontrollere og udnytte det usædvanlige fysiske, kemisk, mekanisk, og optiske egenskaber af materialer i naturligt små systemer.

Allerede, BYU-forskerne har med succes brugt deres nye teknik til at lave kemiske detektionsanordninger, der kan validere kemiske reaktioner under farmaceutisk produktion. Teammedlem Robert C. Davis, PhD, forestiller sig, at CNT-M en dag endda kan spille en rolle i at udtænke nye længerevarende batterier.