У технологии есть диапазон многообещающих заявлений: внесение или гравюра особенностей на наноразмерные механические устройства; затягивая нановолокна для использования в водных фильтрах, бронежилете и «умном» текстиле; или двигательные установки для «наноспутников» размера кулака.В последнем выпуске Журнала IEEE Микроэлектромеханических Систем Веласкес-Гарсия, его аспиранты Эрик Хеубель и Филип Понсе де Леон, и Фрэнсис Хилл, postdoc в его группе, описывает новое множество прототипа, которое производит 10 раз ток иона на эмитента, которого сделали предыдущие множества.
Ток иона – мера обвинения, которое несут движущиеся ионы, который переводит непосредственно к уровню, по которому могут быть изгнаны частицы. Более высокий ток таким образом обещает более – эффективное производство и более – ловкие спутники.Тот же самый прототип также переполняет 1 900 эмитентов на чип, из которого это – только квадрат сантиметра, учетверяя размер множества и плотность эмитента даже лучший из ее предшественников.
«Это – область, которая извлекает выгоду из миниатюризации компонентов, потому что сокращение эмитентов подразумевает меньше потребления энергии, меньше напряжения уклона, чтобы управлять ими и более высокой пропускной способностью», говорит Веласкес-Гарсия, основной исследователь в MTL. «Тема, которой мы занимались, – то, как мы можем заставить эти устройства работать настолько близко, как мы можем до теоретического предела и как мы можем значительно увеличить пропускную способность на основании мультиплексирования с в широком масштабе параллельными устройствами, которые работают однородно».Когда Веласкес-Гарсия говорит о «теоретическом пределе», он говорит о пункте, в которых капельках – глыбы молекул – а не ионы – отдельные молекулы – начинают течь прочь эмитентов. Среди других проблем капельки более тяжелы, таким образом, их скорость изгнания ниже, который делает их менее полезными для гравюры или спутникового толчка.Ионы, изгнанные прототипом Веласкес-Гарсии, произведены из ионной соли, это – жидкость при комнатной температуре.
Фитили поверхностного натяжения жидкость сторона эмитентов к наконечнику конуса, узость которого концентрирует электростатическую область. В наконечнике жидкость ионизирована и, идеально, изгнала одну молекулу за один раз.
Замедлите потокКогда ток иона в эмитенте становится достаточно высоким, формирование капельки неизбежно.
Но более ранние множества эмитента – построенные и группой Веласкес-Гарсии и другими – были достаточно далеки от того порога.Увеличение тока иона множества является вопросом регулирования потока ионной соли стороны эмитентов. Чтобы сделать это, исследователи MIT ранее использовали черный кремний, форму кремния, выращенного как плотно упакованные щетины.
Но в новой работе, они вместо этого использовали углеродные нанотрубки – толстые атомом листы углерода проникли в цилиндры – выращенный на наклонах эмитентов как деревья на склоне горы.Тщательно кроя плотность и высоту нанотрубок, исследователи смогли достигнуть потока жидкости, который позволил операционный ток иона в очень около теоретического предела.
«Мы также показываем, что они работают однородно – что каждый эмитент делает точно то же самое», говорит Веласкес-Гарсия. Это крайне важно для приложений нанофальсификации, в которых глубина того, чтобы запечатлевать или высота депозитов, должна быть последовательной через весь чип.Чтобы управлять ростом нанотрубок, исследователи сначала покрывают множество эмитента ультратонким фильмом катализатора, который сломан в частицы химическими реакциями и с основанием и с окружающей средой. Тогда они выставляют множество плазменным богатым в углероде.
Нанотрубки растут под частицами катализатора, которые сидят на них, пока катализатор не ухудшается.Повышая плотность эмитента – другое улучшение сообщило в новой газете – был вопрос оптимизации существующего производственного «рецепта», говорит Веласкес-Гарсия. Эмитенты, как большинство наноразмерных кремниевых устройств, были произведены через фотолитографию, процесс, в котором образцы оптически переданы слоям материалов, депонированных на кремниевых вафлях; плазма тогда запечатлевает материал далеко согласно образцу. «Рецепт – газы, власть, уровень давления, время и последовательность гравюры», говорит Веласкес-Гарсия. «Мы начали делать, электроспрей выстраивает 15 лет назад, и делать различные поколения устройств дало нам ноу-хау, чтобы сделать их лучше».Нанопечать
Веласкес-Гарсия полагает, что у использования множеств эмитентов, чтобы произвести наноустройства могло быть несколько преимуществ перед фотолитографией – техника, которая производит сами множества. Поскольку они могут работать при комнатной температуре и не требуют вакуумной палаты, множества могли внести материалы, которые не могут противостоять чрезвычайным условиям многих микро – и нанопроизводственные процессы. И они могли устранить отнимающий много времени процесс внесения новых слоев материала, демонстрация их к оптическим образцам, гравюра их и затем старт снова и снова.
«По-моему, лучшие наносистемы будут сделанными 3D печатью, потому что она обошла бы проблемы стандартной микрофальсификации», говорит Веласкес-Гарсия. «Это использует предельно дорогое оборудование, которое требует высокого уровня обучения работать, и все определено в самолетах. Во многих заявлениях Вы хотите с тремя размерностью: 3D печать будет иметь большое значение в видах систем, которые мы можем соединить и оптимизация, которую мы можем сделать».