L'accelerometro creato dai ricercatori di KTH potrebbe essere utilizzato nei telefoni cellulari per la navigazione, giochi per cellulari e pedometri, oltre a sistemi di monitoraggio per malattie cardiache e dispositivi indossabili motion-capture in grado di monitorare anche i minimi movimenti del corpo umano. Credito:KTH Royal Institute of Technology
In quella che potrebbe essere una svolta per i sensori del corpo e le tecnologie di navigazione, i ricercatori di KTH hanno sviluppato il più piccolo accelerometro mai riportato, utilizzando il nanomateriale altamente conduttivo, grafene.
Ogni giorno che passa, la nanotecnologia e il potenziale per il materiale di grafene fanno nuovi progressi. L'ultimo passo in avanti è un minuscolo accelerometro realizzato con grafene da un team di ricerca internazionale che coinvolge il KTH Royal Institute of Technology, RWTH Università di Aquisgrana e Istituto di ricerca AMO GmbH, Aquisgrana.
Tra le possibili applicazioni ci sono i sistemi di monitoraggio per le malattie cardiovascolari e le tecnologie di motion capture indossabili e portatili ultrasensibili.
Per decenni i sistemi microelettromeccanici (MEMS) sono stati la base per nuove innovazioni in, Per esempio, tecnologia medica. Ora questi sistemi stanno iniziando a passare al livello successivo:sistemi nanoelettromeccanici, o NEM.
Xuge Fan, un ricercatore presso il Dipartimento di Micro e Nanosistemi del KTH, afferma che le proprietà uniche del materiale del grafene hanno permesso loro di costruire questi accelerometri ultra-piccoli.
"Sulla base dei sondaggi e dei confronti che abbiamo fatto, possiamo dire che questo è il più piccolo accelerometro elettromeccanico segnalato al mondo, " Dice Fan. I ricercatori hanno riportato il loro lavoro in Elettronica della natura .
Immagine SEM di un accelerometro NEMS ultra miniaturizzato con fili di collegamento. Credito:KTH Royal Institute of Technology
La misura con cui viene giudicato un conduttore è la facilità con cui, e rapidamente, gli elettroni possono attraversarlo. Su questo punto, insieme alla sua straordinaria resistenza meccanica, il grafene è uno dei materiali più promettenti per un'incredibile gamma di applicazioni nei sistemi nanoelettromeccanici.
"Possiamo ridimensionare i componenti a causa dello spessore su scala atomica del materiale, e ha grandi proprietà elettriche e meccaniche, " Dice Fan. "Abbiamo creato un accelerometro NEMS piezoresistivo che è notevolmente più piccolo di qualsiasi accelerometri MEMS disponibili oggi, ma conserva la sensibilità che questi sistemi richiedono."
Il futuro di accelerometri così piccoli è promettente, dice Fan, che paragona i progressi della nanotecnologia all'evoluzione di computer sempre più piccoli.
"Questo potrebbe eventualmente avvantaggiare i telefoni cellulari per la navigazione, giochi per cellulari e pedometri, oltre a sistemi di monitoraggio per malattie cardiache e dispositivi indossabili motion-capture in grado di monitorare anche i minimi movimenti del corpo umano, " lui dice.
Un die confezionato e wire-bonded contenente 64 dispositivi. Credito:KTH Royal Institute of Technology
Altri potenziali usi per questi trasduttori NEMS includono sensori e attuatori NEMS ultra miniaturizzati come risonatori, giroscopi e microfoni. Inoltre, questi trasduttori NEMS possono essere utilizzati come sistema per caratterizzare le proprietà meccaniche ed elettromeccaniche del grafene, dice il tifoso.
Max Lemme, professore presso RWTH, è entusiasta dei risultati:"La nostra collaborazione con KTH nel corso degli anni ha già mostrato il potenziale delle membrane in grafene per sensori di pressione e Hall e microfoni. Ora abbiamo aggiunto gli accelerometri al mix. Questo mi fa sperare di vedere il materiale sul mercato in alcuni anni Per questo, stiamo lavorando su tecniche di produzione e integrazione compatibili con il settore."
