AnaSayfa / Kütüphane / NEMS Nedir? – Nanoelectromechanical systems Nedir?

NEMS Nedir? – Nanoelectromechanical systems Nedir?

NEMS  Nedir?- Nanoelectromechanical systems Nedir?

Nano Elektromekanik Sistemler (NEMS) nano ölçekte elektriksel ve mekanik işlevselliği birleştiren bir cihaz sınıfıdır. NEMS, mikroelektromekanik sistemler veya MEMS cihazları denilen bir sonraki logical minyatürleştirme adımını oluşturur. NEMS, tipik olarak transistör benzeri nanotelyolojiyi mekanik aktüatörler, pompalar veya motorlarla bütünleştirir ve böylece fiziksel, biyolojik ve kimyasal sensörleri oluşturabilir. Adını, düşük kütleli, yüksek mekanik rezonans frekanslarına, sıfır nokta hareketi gibi potansiyel olarak büyük kuantum mekaniksel etkilere ve yüzey temelli algılama mekanizmaları için yüksek bir yüzey / hacim oranına yol açan nanometre aralığındaki tipik cihaz boyutlarından kaynaklanmaktadır. Adını düşük kütle, yüksek mekanik rezonans frekanslarına, sıfır nokta hareketi gibi potansiyel olarak büyük kuantum mekaniksel etkilere ve yüzey temelli algılama mekanizmaları için yararlı yüksek bir yüzey / hacim oranına neden olan nanometre aralığındaki tipik cihaz boyutlarından almıştır. Kullanım alanları arasında ivme ölçerleri veya havadaki kimyasal maddelerin detektörleri bulunur.

Atomik kuvvet mikroskopisi

NEMS’nin önemli bir uygulaması atomik kuvvet mikroskopudur. NEMS tarafından elde edilen artan duyarlılık, daha küçük gerilmeler, titreşimler, atom seviyesindeki kuvvetler ve kimyasal sinyalleri algılayan daha etkili sensörler yapılabilir. AFM çeşitleri ve diğer nano ölçek ağırlıklı algılama için NEMS’e güveniliyor.

Minyatürleşme yaklaşımları

NEMS’in imalatında iki tamamlayıcı yaklaşım bulunabilir. Yukarıdan aşağıya doğru yaklaşım, geleneksel mikro imalat yöntemleri yani optik, elektron ışını litografi ve ısıl işlemler ile imal edilmektedir. Bu yöntemlerin çözümü ile sınırlı olmakla birlikte, ortaya çıkan yapılar üzerinde büyük bir kontrol derecesi sağlar. Bu şekilde, nanoteller, nanorodlar ve desenli nanoyapılar gibi cihazlar metalik ince filmlerden veya aşındırılmış yarı iletken tabakalardan imal edilir.

Bu yaklaşımların bir kombinasyonu da kullanılabilir, burada nanometre molekülleri üstten aşağı bir çerçeveye entegre edilmiştir.Bunun tersine aşağıdan yukarıya yaklaşımlar, tek moleküllerin kimyasal özelliklerini kullanarak tek moleküllü bileşenlerin kendiliğinden organize edilmesini veya kendiliğinden bir araya getirilmesinin veya konumsal montaja bağlı olmasının sağlanması için kullanmaktadır. Bu yaklaşımlar, moleküler kendi kendine montaj ve / veya moleküler tanıma kavramlarını kullanmaktadır. Bu, çoğunlukla imalat sürecinin sınırlı kontrolü olmasına rağmen çok daha küçük yapıların imalatına izin verir. Örnek olarak, karbon nanotüp nanomotorudur.

Malzemeler

Karbon allotropları

NEMS teknolojisi için sıkça kullanılan malzemelerin çoğu karbon bazlı, özellikle elmas, karbon nanotüpleri ve grafendir. Bunun nedeni esas olarak, NEMS’in ihtiyaçlarını doğrudan karşılayan karbon esaslı malzemelerin yararlı özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Karbonun mekanik özellikleri (büyük Young modülü gibi) NEMS’nin kararlılığı için esastır. Karbon esaslı malzemelerin metalik ve yarı iletken iletkenlikleri transistör gibi işlev görmelerine olanak tanır.

Hem grafen hem de elmas yüksek Young modülü, düşük yoğunluklu, düşük sürtünme, son derece düşük mekanik dağılım ve geniş yüzey alanı sergiler. CNT’lerin düşük sürtünmesi,Pratik olarak sürtünmesiz rulmanlara izin vermekte ve böylelikle nanomotorlar, anahtarlar ve yüksek frekans osilatörleri gibi NEMS’in kurucu unsurları olarak CNT’lerin pratik uygulamalarına yönelik büyük bir motivasyon olmuştur. Karbon nanotüpleri ve grafenin fiziksel gücü, ortak malzemelerin normalde başarısız olacağı ve böylece NEMS’in teknolojik gelişiminde önemli bir malzeme olarak kullanımını desteklediği karbon temelli malzemelerin yüksek stres taleplerini karşılamasına olanak tanır.

Karbon esaslı malzemelerin mekanik faydalarıyla birlikte, karbon nanotüpleri ve grafenin elektriksel özellikleri, NEMS’nin birçok elektrik bileşeninde kullanılmasına izin verir. Nanotransistörler hem karbon nanotüpleri hem de grafen için geliştirildi. Transistörler tüm elektronik cihazlar için temel yapı taşlarından biridir, bu nedenle kullanışlı transistörlerin etkili bir şekilde geliştirilmesi sayesinde karbon nanotüpleri ve grafen NEMS için çok önemlidir.

Metalik karbon nanotüpler

(6,0) CNT (zikzaklı, metalik), (10,2) CNT (yarı iletken) ve (10,10) CNT (koltuk, metalik) için sıkı bağlama yaklaşımı kullanılarak hesaplanan bant yapıları.

Karbon nanotüpleri (CNT’ler) silisyum bir nanoyapılı karbon allotroplarıdır. Bunlar, rulolanmış bir grafen olarak düşünülebilir. Belirli ve ayrık (“kiral”) açılarda sarılır ve yuvarlanma açısı ile yarıçap kombinasyonu, nanotüpün bir bant aralığı (yarı iletkenlik) var mı yoksa bant aralığı (metalik) olmadığına karar verir.

Metalik karbon nanotüpleri, yüksek akım yoğunluklarına sahip olabildikleri için nano elektron bağlantıları için de önerilmiştir. Aktarmak için olan teller herhangi bir elektrik sisteminin diğer bir temel yapı taşı olduğu için bu yararlı bir özelliktir. Karbon nanotüpleri, özellikle, NEMS’de o kadar çok kullanıldı ki, süspansiyonlanmış karbon nanotüpleri diğer nanoyapılara bağlamak için yöntemler keşfedildi. Bu, karbon nanotüplerinin karmaşık nano elektrik sistemleri oluşturmasını sağlar. Karbon esaslı ürünler uygun şekilde kontrol edilebilir ve transistörlerin yanı sıra bağlantı noktaları olarak da işlev görebilirler, çünkü NEMS’nin elektrik bileşenleri için temel bir malzeme oluştururlar.

Bilgisayar simülasyonları, NEMS cihazlarının deneysel çalışmaları için uzun zamandır önemli karşılıklardır. Sürekli mekaniği ve moleküler dinamikler (MD) sayesinde, NEMS cihazlarının önemli davranışları, deneyler yapmadan önce hesaplamalı modelleme yoluyla öngörülebilir. [16] [17] [18] [19] Ek olarak, süreklilik ve MD tekniklerini birleştirmek, mühendislerin ultra-ince kafeslere ve zaman yoğun simülasyonlara başvurmadan NEMS cihazlarının kararlılığını verimli bir şekilde analiz etmelerini sağlar. [16] Simülasyonların diğer avantajları da vardır: NEMS cihazlarının imalatı ile ilgili zaman ve uzmanlık gerektirmez; Çeşitli elektromekanik etkilerin birbiriyle ilişkili rollerini etkili bir şekilde öngörebilirler; Ve parametrik çalışmalar, deneysel yaklaşımlara kıyasla oldukça kolay bir şekilde yapılabilir. Örneğin, hesaplama çalışmaları, NEMS cihazlarının yük dağılımlarını ve “pull-in” elektromekanik yanıtlarını öngörmüştür. [20] [21] [22] Bu cihazların mekanik ve elektriksel davranışlarını tahmin etmek için simülasyonları kullanmak, NEMS cihaz tasarım parametrelerini optimize etmenize yardımcı olabilir.

Simülasyonlar

Bilgisayar simülasyonları uzun zamandır NEMS cihazlarının deneysel çalışmaları için önemli meslektaşlar olmuştur. Sürekli mekaniği ve moleküler dinamikler (MD) sayesinde NEMS cihazlarının önemli davranışları, deneyler yapmadan önce hesaplama modellemesi yoluyla öngörülebilir. Ek olarak, süreklilik ve MD tekniklerini birleştirmek, mühendislerin ultra-ince ağlara ve zaman yoğun simülasyonlara başvurmaksızın NEMS cihazlarının kararlılığını verimli bir şekilde analiz etmelerini sağlar. Simülasyonların başka avantajları da vardır: NEMS cihazlarının imalatı ile ilgili zaman ve uzmanlığa ihtiyaç duymaz; çeşitli elektromekanik etkilerin birbiriyle ilişkili rollerini etkili bir şekilde öngörebilirler; ve parametrik çalışmalar, deneysel yaklaşımlara kıyasla oldukça kolay bir şekilde yapılabilir. Örnek olarak, hesaplama çalışmaları, NEMS cihazlarının yük dağılımlarını ve “pull-in” elektromekanik yanıtlarını öngörmüştür. Bu cihazların mekanik ve elektriksel davranışlarını tahmin etmek için simülasyonları kullanmak, NEMS cihaz tasarım parametrelerini optimize etmenize yardımcı olabilir.

NEMS’in Geleceği

Günümüzde birçok NEMS cihazının ticari olarak kullanılmasını önleyen temel engeller düşük verimlilik ve yüksek cihaz kalitesi değişkenliği içermektedir. NEMS cihazları gerçekte uygulanmadan önce, karbon bazlı ürünlerin makul entegrasyonları oluşturulmalıdır. Bu yöndeki son adım, silisyum ile karşılaştırılabilir bir işlem seviyesine ulaşan elmas için gösterildi. Odak şu anda deneysel çalışmadan pratik uygulamalara doğru kaymaktadır ve bu tür yeni aygıtları uygulayacak ve kazanç sağlayacak aygıt yapıları.

Karbon esaslı malzemeler, istisnai mekanik ve elektriksel özelliklerinden dolayı NEMS için asal malzeme olmuştur. NEMS’in küresel pazarının 2022’ye kadar 108.88 milyon dolara ulaşacağı tahmin ediliyor.

Kaynak

Çeviri biraz google biraz ben.

Hakkında Doğan Tütüncü

Ayrıca Kontrol Ediniz

internet Nedir?

internet Nedir? İnglizce Interconnected Networks kelimelerinin kısaltılmasıdır ve bağlantılı ağlar anlamına gelmektedir. Dünyadaki bir çok …

Bir cevap yazın

Bu sitede bulunan içeriğin kaynak belirtilmeden paylaşılması yasaktır.
Telif Ve Gizlilik Politikası
Elektronikbilimi.com olarak kişisel güvenlik haklarına ve şirketlerin telif haklarına saygı duyuyor, kişisel bilgilerinizin korunmasını sağlıyor. Sitemiz Türkiye Cumhuriyeti yasalarına ve hukuka bağımlı, kişisel ve ticari haklara saygılı olmayı hedefleyerek yayın hayatına devam etmektedir. T.C 5651 Sayılı yasa kapsamında “Yer Sağlayıcı” sıfatıyla hizmet vermekteyiz. Bu doğrultuda site yönetimi ve çalışanlarının içerikleri kontrol etme ve onaylama yükümlülüğü yoktur. İçerikler özgün olarak herkes tarafından oluşturabilir, site yönetimi şikayet sonrasında işlem yapmakla yükümlüdür. Bu sebeple sitemiz “uyar ve kaldır” prensipleri çerçevesinde işlem yapmaktadır. İş bu madde gereği telif hakkı dahilinde olan yazı, içerik, resim ve her türlü dosyaların, eserlerin yasal olmayan bir biçimde yayınlandığını, paylaşıldığını düşünüyorsanız; mail yolu ile bizlere ulaşabilir. İçeriğin kaldırılmasını talep edebilirsiniz. Talebiniz incelendikten sonra, içeriğiniz sitemizden kalıcı olarak kaldırılıp, sizlere bilgi verilecektir. Telif, ihtar ve uyarı için mail adresimiz iletişim: iletişim[@]elektronikbilimi.com
Our site does not store or share any content on/from it’s servers. We respect owners of copyrighted work and treat every infringement very serious. If you wish to report a copyright infringement please send email to iletişim[@]elektronikbilimi.com content will be removed within 72 hours.
Araç çubuğuna atla