Image de microscopie à fond clair d'un VO
Comment allumer et éteindre un composant ultra-petit dans les technologies avancées ? Vous avez besoin d'un actionneur, un dispositif qui transmet une entrée telle que l'électricité en mouvement physique. Cependant, les actionneurs dans les technologies à petite échelle à ce jour ont des limites critiques. Par exemple, s'il est difficile d'intégrer l'actionneur dans l'électronique à semi-conducteur, les applications réelles de la technologie seront limitées. Une conception d'actionneur qui fonctionne rapidement, a un contrôle marche/arrêt précis, et est compatible avec l'électronique moderne serait extrêmement utile.
Dans une étude publiée récemment dans Nano lettres , une équipe comprenant des chercheurs de l'université d'Osaka a développé un tel actionneur. Sa sensibilité, réponse marche/arrêt rapide, et la précision à l'échelle du nanomètre sont inégalées.
L'actionneur des chercheurs est basé sur des cristaux d'oxyde de vanadium. De nombreuses technologies actuelles utilisent une propriété de l'oxyde de vanadium connue sous le nom de transition de phase pour provoquer des mouvements de flexion hors du plan dans des dispositifs à petite échelle. Par exemple, de tels actionneurs sont utiles dans des miroirs ultra-petits. L'utilisation de la transition de phase pour provoquer une flexion dans le plan est beaucoup plus difficile, mais serait utile, par exemple, dans des pinces ultra-petites en médecine.
"A 68°C, l'oxyde de vanadium subit une transition de phase monoclinique à rutile qui est utile dans les technologies à micro-échelle, " explique le co-auteur Teruo Kanki. " Nous avons utilisé une géométrie de dispositif de type chevron (dent de scie) pour amplifier la flexion dans le plan du cristal, et ouvrez de nouvelles applications."
En utilisant un protocole en deux étapes, les chercheurs ont fabriqué un cristal d'oxyde de vanadium de quinze micromètres de long attaché par une série de bras de dix micromètres à un cadre fixe. Au moyen d'une transition de phase provoquée par un stimulus facilement atteignable (un changement de température de 10 °C), le cristal se déplace de 225 nanomètres dans le plan. Le comportement d'expansion est hautement reproductible, sur des milliers de cycles et plusieurs mois.
Illustration de l'expérience :Une diode laser bleue (LD), contrôlé par un générateur de forme d'onde (WG), est focalisé au milieu de la navette tandis qu'un point laser rouge recouvre partiellement sa pointe. La lumière rouge réfléchie est collectée par une photodiode (PD) et le signal électrique résultant est surveillé par un oscilloscope (Osc) et la réponse en fréquence du dispositif à l'étude. Fréquence de coupure, ~2 kHz. L'appareil est thermalisé à 50°C lors de l'excitation avec le laser bleu. Nous avons acquis des points de données manuellement, et n'a observé aucune dérive appréciable dans le temps, indiquant une reproductibilité sur des milliers de cycles. Crédit :Université d'Osaka
"Nous avons également déplacé l'actionneur dans le plan en réponse à un faisceau laser, " déclare Nicola Manca et Luca Pelligrino, co-auteurs. "Le temps de réponse marche/arrêt était d'une fraction de milliseconde près de la température de transition de phase, avec peu de changement à d'autres températures, ce qui fait de nos actionneurs les plus avancés au monde."
Les technologies à petite échelle telles que les dispositifs d'administration de médicaments implantés avancés ne fonctionneraient pas sans la possibilité de les activer et de les désactiver rapidement. Le principe sous-jacent de l'actionneur des chercheurs :une transition de phase réversible pour l'activation/la désactivation, mouvement dans le plan - augmentera considérablement l'utilité de nombreuses technologies modernes. Les chercheurs s'attendent à ce que la précision et la vitesse de leur actionneur soient particulièrement utiles à la micro-robotique.
