14:48 2023-03-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Vizualizarea distribuției spațiale a proprietăților electrice la microscări cu picături de cristale lichide
_ Vizualizarea distribuției spațiale a proprietăților electrice la microscale cu picături de cristale lichide
Sistemele microelectromecanice (MEMS) implică utilizarea și dezvoltarea de dispozitive electrice de dimensiuni micron, cum ar fi microelectrozi, senzori și dispozitive de acționare care sunt integrate în cipurile computerului și smartphone-urilor. Fabricarea unor astfel de dispozitive MEMS integrate este de obicei o sarcină dificilă, deoarece aceste dispozitive se abat adesea de la designul lor original din cauza defectelor introduse în timpul fabricării și funcționării lor. Acest lucru, la rândul său, le limitează performanța. Prin urmare, este crucial să se identifice și să remedieze aceste defecte.
O modalitate de a identifica și rectifica aceste defecte este măsurarea distribuției spațiale a proprietăților electrice ale acestor dispozitive. Cu toate acestea, sondele cu senzori standard nu oferă rezoluția spațială necesară și pot determina doar proprietățile electrice mediate spațial. Datorită acestui fapt, este posibil să se detecteze doar prezența defectelor, nu și localizarea acestora.
Din fericire, picăturile de cristale lichide (LCD) – picături de materie moale de dimensiunea micronului cu ordine de orientare moleculară – oferă speranță acest front. LCD-urile răspund puternic la stimuli externi, cum ar fi un câmp electric, și pot acționa astfel ca o sondă de înaltă rezoluție.
Valizând această promisiune, dr. Shinji Bono și prof. Satoshi Konishi de la Universitatea Ritsumeikan, Japonia, au folosit acum LCD-uri pentru a vizualiza proprietățile electrice ale electrozilor microstructurați printr-o tehnică numită electrometrie de imagistică a particulelor. Descoperirile lor au fost publicate în Scientific Reports.
Dr. Bono explică metodologia cercetării. „LCD-urile au fost dispersate pe microelectrozi aranjați într-o structură asemănătoare unui pieptene deasupra unei plăci de sticlă. Orientările lor moleculare, determinate prin microscopie optică polarizată, au fost distribuite aleatoriu atunci când câmpul electric era absent. Apoi, s-a aplicat o tensiune peste electrozi”.
Din acest motiv, LCD-urile dintre electrozi și din fața capetelor electrodului au suferit rotație, orientările lor moleculare aliniindu-se perpendicular și, respectiv, paralel cu electrozi. Această aliniere, relevată de simulările COMSOL efectuate de cercetători, corespundea direcției câmpului electric și s-a produs mai rapid odată cu creșterea tensiunii. S-a constatat că frecvența de relaxare a rotației variază ca pătrat al tensiunii aplicate.
În plus, la tensiuni înalte, LCD-urile au arătat translație (mișcare liniară) către electrozi, în special punctele finale ale acestora, regiunile cu maxim densitatea energiei electrostatice. Pe baza acestui comportament, cercetătorii ar putea produce o serie de LCD-uri prin modularea periodică a densității de energie într-un dispozitiv MEMS micro-capacitiv. La rândul său, matricea LCD a servit ca un modulator periodic al indicelui de refracție, un număr care caracterizează capacitatea de îndoire a luminii a unui material.
Aceste rezultate demonstrează astfel că proprietățile electrice ale microelectrodilor și dispozitivelor microelectrice pot fi vizualizat pur și simplu prin observarea comportamentului de rotație și translație al LCD-urilor sub un câmp electric. Mai mult, tehnica oferă o rezoluție spațială ridicată (10 μm), precum și o acuratețe ridicată de detecție (5 μV/μm).
În lumina acestor caracteristici, prof. Konishi are mari speranțe în aplicațiile sale. „Va ajuta la îmbunătățirea proiectării și fabricării dispozitivelor microelectrice integrate prin furnizarea de informații despre locația defectului, care până acum a rămas indisponibilă. La rândul său, tehnologia MEMS mai sofisticată ar putea deveni disponibilă în curând”, conchide el.
Comentarii:
Adauga Comentariu