Создан самый маленький в мире акселерометр

Исследователи из KTH разработали самый маленький из представленных акселерометров, используя высокопроводящий наноматериал графен, что может стать прорывом в области сенсоров тела и навигационных технологий.

Каждый проходящий день нанотехнологии и потенциал графенового материала достигают новых успехов. Последний шаг вперед — крошечный акселерометр, созданный с помощью графена международной исследовательской группой с участием Королевского технологического института KTH, Университета RWTH в Аахене и Научно-исследовательского института AMO GmbH.

Среди возможных приложений — системы мониторинга сердечно-сосудистых заболеваний и сверхчувствительные носимые и портативные технологии захвата движения.

На протяжении десятилетий микроэлектромеханические системы (МЭМС) были основой для новых инноваций, например, в медицинской технике. Теперь эти системы начинают переходить на следующий уровень — наноэлектромеханические системы или NEMS.

Xuge Fan, исследователь из отдела микро и наносистем в KTH, говорит, что уникальные свойства материала графена позволили им создать эти сверхмалые акселерометры.

«Основываясь на проведенных нами опросах и сравнениях, мы можем сказать, что это самый маленький электромеханический акселерометр из всех известных в мире», — говорит Фан. Исследователи сообщили о своей работе в Nature Electronics.

Мера, по которой оценивается любой проводник, заключается в том, насколько легко и быстро электроны могут проходить через него. В связи с этим, наряду с его необычайной механической прочностью, графен является одним из наиболее перспективных материалов для захватывающего ряда применений в наноэлектромеханических системах.

«Мы можем уменьшить детали из-за атомной толщины материала, и он обладает отличными электрическими и механическими свойствами», — говорит Фан. «Мы создали пьезорезистивный акселерометр NEMS, который значительно меньше любых акселерометров MEMS, доступных сегодня, но сохраняет чувствительность, необходимую этим системам».

Это может в конечном итоге принести пользу мобильным телефонам для навигации, мобильным играм и шагометрам, а также системам мониторинга сердечных заболеваний и носимых устройств для захвата движений, которые могут отслеживать даже малейшие движения человеческого тела.

Другие потенциальные применения для этих преобразователей NEMS включают ультраминиатюризированные датчики NEMS и исполнительные механизмы, такие как резонаторы, гироскопы и микрофоны. Кроме того, преобразователи NEMS могут использоваться в качестве системы для характеристики механических и электромеханических свойств графена.

Xuge Fan et al. Graphene ribbons with suspended masses as transducers in ultra-small nanoelectromechanical accelerometers, Nature Electronics (2019). DOI: 10.1038/s41928-019-0287-1