Nanoelektromechanický akcelerometr. KTH Royal Institute of Technology.

Nanotechnologie se řítí do budoucnosti jako splašený kůň. Každým dnem se objevují nové aplikace. Často přitom jde o 2D grafen, který si již získal pověst pozoruhodně všestranného materiálu. Nedávno právě grafen sehrál hlavní roli v průlomové technologii, kterou vyvinul mezinárodní tým vedený odborníky z nizozemských a švédských univerzit a institutů (RWTH Aachen, AMO GmbH, Aachen a KTH Royal Institute of Technology, Stockholm).

Xuge Fan. Kredit: KTH Royal Institute of Technology.

Xuge Fan  a jeho spolupracovníci vytvořili nejmenší akcelerometr na světě, jehož součástí jsou grafenové pásky. Kromě toho, že jde o rekordně nepatrný akcelerometr, by takové zařízení mohlo najít velmi rozmanité uplatnění. Nabízejí se medicínské vychytávky pro monitorování pacientů, ultracitlivé senzory pro nositelnou elektroniku nebo třeba přenosná zařízení pro snímání pohybu. Jejich výzkum uveřejnil časopis Nature Electronics.

Soustava 64 nových akcelerometrů. Kredit: KTH Royal Institute of Technology.

V minulých desetiletích se v podobných i mnoha dalších aplikacích objevovaly mikroelektromechanické systémy (MEMS). V současnosti probíhá posun těchto systémů na další úroveň, což jsou v tomto případě nanoelektromechanické systémy, čili NEMS. Podle Fana to vyžaduje používat materiály unikátních vlastností, jako byl v jejich případě grafen. Právě grafen má extrémně nízkou rezistivitu, čili měrný elektrický odpor, takže je to úžasný vodič elektřiny. Zároveň je grafen nesmírně pevný, což ho dohromady vysloveně předurčuje pro použití v nanoelektromechanických systémech.

Nejmenší akcelerometr světa. Kredit: KTH Royal Institute of Technology.

Díky 2D grafenu vyrobili Fan a spol. piezorezistivní nanoelektromechanický (NEMS) akcelerometr, který je dramaticky menší, nežli jakýkoliv dnes dostupný mikroelektromechanický (MEMS) akcelerometr. Přitom si ale nové nanozařízení udržuje citlivost měření, jakou nabízejí i MEMS systémy.

Fan očekává, že se by akcelerometry založené na jejich technologii mohly objevit v nových typech chytrých telefonů, rozmanitých mobilních hrách a aplikacích, v pokročilých krokoměrech, monitorovacích zařízeních pro pacienty i v zařízeních pro snímání pohybu, která dovedou zaznamenat i ty nejjemnější pohyby lidského těla. NEMS akcelerometry by se rovněž mohly stát součástí ultraminiaturních senzorů, gyroskopů nebo třeba mikrofonů. Kromě aplikací pro běžné uživatele by se NEMS akcelerometry mohly stát i součástí systémů pro výzkum mechanických i elektromechanických vlastností grafenu i dalších ostře sledovaných materiálů.

Video:  Chinese PhD student on breakthrough research and studying in Sweden


Literatura
KTH Royal Institute of Technology 2. 9. 2019, Nature Electronics online 2. 9. 2019.