开发配备超高品质金刚石悬臂的MEMS传感器芯片,世界上最快的相机之一拍摄电子运动

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史密森尼热带研究所(STRI)的生物考古学家Nicole
Smith-Guzmn在巴拿马前哥伦比亚村庄的古代墓地检查头骨时,惊讶地发现了一个冲浪者的耳朵的例子:一个小的,骨质的凹凸在寒冷气候下冲浪者,皮划艇运动员和自由潜水者中常见的耳道。在检查了更多的头骨之后,她得出结论认为,一群精选的男性潜水员

在将光转换成电能的过程中,例如在太阳能电池中,大部分输入光能量会丢失。这是由于材料内部的电子行为。如果光照射到材料上,它会在能量将能量传递回环境之前,在几分之一秒内激发电子。由于它们的飞行时间非常短

由NIMS领导的研究小组成功开发出一种高质量的金刚石悬臂,具有室温下最高质量(Q)因子值。该集团还首次成功开发出可以通过电信号驱动和检测的单晶金刚石微机电系统(MEMS)传感器芯片。这些成就可以推广对金刚石MEMS的研究,其灵敏度和可靠性明显高于现有的硅MEMS。

  • 也许正在寻找珍珠和牡蛎壳垂饰珠宝制作 –
    可能很久以前就已经生活在巴拿马太平洋沿岸。
  • 飞秒是一千万亿分之一秒 –
    这些过程迄今为止几乎没有被探索过。基尔大学(CAU)实验与应用物理研究所的一个团队,在Michael
    Bauer教授和KaiRonagel教授的指导下,现在已经成功地实时研究了电子与环境的能量交换,从而进行了区分。个别阶段。在他们的实验中,他们用强烈的超短光脉冲照射石墨,并拍摄出对电子行为的影响。对于超快光电子器件的应用,全面了解所涉及的基本过程非常重要。研究小组已将这些发现发表在当前版的物理评论快报上。

MEMS传感器 –
其中微观悬臂(仅固定在一端的投射光束)和电子电路集成在一个基板上 –
已用于气体传感器,质量分析仪和扫描显微镜探头。对于MEMS传感器应用于更广泛的领域,例如防灾和医学,其灵敏度和可靠性需要进一步提高。金刚石的弹性常数和机械常数是所有材料中最高的,因此有望用于开发高可靠性和灵敏度的MEMS传感器。然而,由于其机械硬度,金刚石的三维微加工是困难的。该研究小组开发了智能切割

骨骼是一种对外部刺激作出反应的动态组织,因此骨骼结构的变化为人们生活和死亡的地点和方式提供了很好的线索,Smith-Guzmn说。当我从巴拿马的9个墓地看到另外125个头骨时,我发现7个冲浪者的耳朵在男性中,一个在女性头骨上,都来自巴拿马湾附近的地方。

材料的性质取决于其组成电子和原子的行为。描述电子行为的基本模型是所谓的费米气体的概念,以诺贝尔奖获得者恩里科费米命名。在该模型中,材料中的电子被认为是气态系统。通过这种方式,可以描述它们彼此之间的相互作用。为了在实时描述的基础上跟踪电子的行为,基尔研究小组开发了一个极端时间分辨率的研究实验:如果材料样品被超快光脉冲照射,电子被刺激短暂的一段时间第二个延迟光脉冲从固体中释放出一些这些电子。对这些的详细分析可以得出关于在第一次用光刺激之后材料的电子特性的结论。一个特殊的相机拍摄引入的光能如何通过电子系统分布。

该研究小组随后开发了一种新技术,可以对金刚石表面进行原子级蚀刻。该蚀刻技术允许该组去除使用智能切割方法制造的单晶金刚石悬臂的底表面上的缺陷。由此产生的悬臂显示出Q因子值

没有人真正理解骨质增长如何形成,技术上称为外生骨疣。但是耳道内的皮肤很薄,可以接受的理论是,由风和水引起的冷水或寒冷的温度使骨骼通过增加额外的层来反应,类似于在脚上和其他地方形成骨刺的方式。不断的刺激或压力。根据研究中引用的一份报告,英格兰一家游泳俱乐部的成员几乎有一半有冲浪者的耳朵。

在基尔开发:世界上最快的系统之一

  • 一个用于测量悬臂灵敏度的参数 –
    超过一百万;在世界上最高的。该小组随后制定了一种新颖的MEMS器件概念:同步集成悬臂,振荡悬臂的电子电路和感应悬臂振动的电子电路。最后,该小组开发出一种可以通过电信号驱动的单晶金刚石MEMS芯片,并成功地在全球首次展示了其运行情况。该芯片表现出非常高的性能;它非常灵敏,能够在低电压和高达600C的温度下工作。

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