14.3.1. Физические датчики

14.3.1. Физические датчики

На рис. 14.4 показан один из самых первых нанодатчиков, созданный сотрудниками Технологического института штата Джорджия специально для демонстрации поразительных электрических и механических свойств нанотрубок[90]. Это устройство представляет собой самые маленькие «весы» в мире, позволяющие измерять вес отдельных биологических молекул, причем показанная на рисунке нанотрубка играет роль упругого стержня в аналогичных механических устройствах. Под действием нагрузки (например, при закреплении на ее конце маленькой заряженной частицы) резонансная частота колебаний трубки несколько изменяется, что позволяет измерять массу частицы с удивительной точностью. Авторы планируют создать на этой основе измерительные устройства для взвешивания молекул и т. п.

Рис. 14.4. Резонансная частота колебаний нанотрубки несколько смещается после закрепления на ее конце наночастицы, что позволяет определить массу частицы со сверхвысокой точностью (микрофотография предоставлена Уолтером де Хиром из Технологического института, штат Джорджия, Атланта)

На рис. 14.5 показана схема и характеристики субмикронного механического электрометра, созданного Клиландом и Руксом из Калифорнийского технологического института[91]. Это новейшее нанотехнологическое устройство позволяет измерять величину заряда с точностью, превышающей заряд отдельного электрона в пересчете на ширину полосы пропускания (~0,1 электрон/sqrt (Гц) при 2,61 МГц), что значительно выше показателей всех существующих полупроводниковых устройств данного типа.

Рис. 14.5. Нанометрический механический электрометр состоит из торсионного механического резонатора, детекторного электрода и электрода затвора, связывающего заряд с механическим устройством (печатается с разрешения, © Nature Publishing Group)