«Наноэлектромеханические резонаторы используются во всех видах современной технологии. Вы не можете видеть их, но они могут быть найдены в робототехнике, медицинских инструментах и экологических датчиках», говорит профессор Осакского университета Хидезэку Танака, который развивает новые нанотехнологии.Ранее в этом году Танака и его исследовательская группа сообщили об автономном нанопроводе, который мог уменьшить потребление энергии нанорезонаторами фактором сто.
«Металлы перехода подвергаются изолятору к металлическому переходу. Мы сделали автономные нанопроводы сделанными из ванадиевого диоксида (VO2), у которого была высокая эффективность в малой мощности».Переход фазы может произойти, введя электроэнергию в кристаллы VO2.
Поскольку механический ответ на власть нелинеен, Танака показал, что беспрецедентные низкие уровни власти могли использоваться, чтобы произвести непропорционально сильный механический ответ. Танака нашел, что автономный характер провода ключевой, как иначе нелинейность, и таким образом энергоэффективность была намного меньше.«Строительство автономного нанопровода не было легко.
Металлические окиси очень жесткие и хрупкие. Мы могли изготовить нанопроводы, вырастив их на окиси магния (MgO) и затем запечатлев слой MgO далеко».В его последней публикации, команде сотрудничества группой Танаки, группой профессора Даниэле Марре в Италии и доктором Николой Манкой в группе Нидерландов, чтобы определить, насколько простой строительство нанорезонаторов, используя его автономные нанопроводы VO2 могло быть. Из-за электромеханических свойств кристаллов VO2 и его автономного дизайна, нанопроводы могли произвести механические колебания на частотах MHz, используя не что иное как простой источник мощности постоянного тока.
Это эффективное преобразование электроэнергии к механической работе уменьшает потребность в выделенных электронных устройствах, таким образом позволяя создание еще меньших наноэлектромеханических систем (NEMS), чем в настоящее время используемый.Нанопроводы зависят от непосредственных колебаний в электрическом сигнале, вызванном переходами фазы в VO2.
Эти электрические колебания заставляют нанопроводы VO2 также колебаться, но нелинейное электромеханическое сцепление означает, что та власть на наноразмерном может произвести колебания VO2 на частотах MHz. Команда показала, что дополнительная энергия для кристаллических колебаний прибывает в форме тепла, вызванного электроэнергией.«Мы настраиваем наш дизайн так, чтобы эффект Джоуля был локализован к промежутку выставленного VO2.
Мы нашли, что источник энергии для механического ответа во власти тепловых разложений и не электроэнергии», сказал Танака.Проектирование NEMS, который эффективно эксплуатирует тепло, выработанное переходами фазы, дает новую парадигму для энергосберегающих технологий.«Наша система проста и масштабируема.
Это открывает возможность понимания NEMS, у которых есть быстро переключение и приведенный в действие источником мощности постоянного тока».