El Futuro de la Ciencia y de la Tecnolog

El dise?o, el desarrollo y la fabricaci?n de productos revolucionarios tales como el autom?vil, el aeroplano y la computadora deben mucho su ?xito a los sistemas en grande de la prueba material (MTS) que han provisto de ingenieros y de dise?adores una comprensi?n fundamental del comportamiento mec?nico de varios materiales y estructuras.

En el mundo del nanotechnology, sin embargo, donde la caracterizaci?n mec?nica de materiales y de estructuras ocurre en la escala de ?tomos y de mol?culas, los sistemas existentes de la prueba material son in?tiles. El desarrollo de un sistema universal de la prueba material del nanoscale (n-MTS), que podr?an caber en los microscopios electr?nicos existentes (instrumentos que pueden magnificar im?genes aproximadamente un mill?n veces) y poseen la resoluci?n y la exactitud necesitadas para probar mec?nicamente objetos del nanoscale, ha sido un desaf?o importante dentro de la comunidad cient?fica.

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Ahora los investigadores en la universidad del noroeste han dise?ado y han construido el primer micromachine completo que hace posible la investigaci?n de fen?menos del nanomechanics en tiempo real. Los resultados son publicados en l?nea esta semana por los procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS). La m?quina, que puede caber en espacios min?sculos seg?n los requisitos de la microscopia electr?nica in situ de la transmisi?n (TEM), caracteriz? con ?xito las caracter?sticas mec?nicas de nanowires y de nanotubes del carb?n.

Los n-MTS desarrollados por Horacio D. Espinosa, profesor de la ingenier?a industrial, y de sus colegas consisten en un actuador y un sensor de la carga fabricados por medio de la tecnolog?a micro (un derivado de la industria del ordenador). El sensor de la carga se basa en la detecci?n capacitiva diferenciada, que proporciona una resoluci?n de la carga de cerca de 10 neutonios del nano. ?ste es el primer sistema de la prueba material del nanoscale que provee de la observaci?n continua de la deformaci?n y de la falta del esp?cimen la resoluci?n del secundario-nano'metro mientras que simult?neamente mide electr?nicamente las fuerzas aplicadas con la resoluci?n del nano-Neutonio. La integraci?n de componentes electromec?nicos y termomec?nicos en la escala micro hizo el logro posible.

Uno de los desaf?os superados por los investigadores de la universidad era la integraci?n de los sistemas micro-electro-meca'nicos (MEMS) y de los circuitos para la medida de se?ales electr?nicas. Solucionaron este problema usando una arquitectura de la doble-viruta que consist?a en una viruta de MEMS y una viruta de detecci?n microelectr?nica.

Otro desaf?o superado por el equipo era el montaje de nanostructures individuales en el dispositivo de prueba. Usando un nanomanipulator dentro de un microscopio electr?nico de exploraci?n de la dual-viga y de un aparato enfocado de la viga de ion (una herramienta nueva disponible para los nanoscientists) los investigadores tomaron nanostructures, los cortaron a la longitud deseada y nanowelded las estructuras sobre los n-MTS usando la deposici?n electro'n-viga-inducida del platino.

Seg?n lo divulgado en el papel de PNAS, las capacidades del sistema fueron demostradas por la prueba in situ de la microscopia electr?nica de las pel?culas libres del polysilicon, de los nanowires met?licos y de los nanotubes del carb?n (CNTs). El equipo de Espinosa alcanz? la observaci?n in situ equipada primer tiempo real de la microscopia electr?nica de la transmisi?n de la falta de CNTs bajo cargamento extensible.

En 1959, el laureado Richard Nobel que Feynman entreg? una charla en la California Institute of Technology Dada derecho "all? es un mont?n de sitio en el fondo" en cu?l ?l previo la posibilidad de hacer las m?quinas muy peque?as.

"Nuestro sistema MEMS-basado de la prueba material del nanoscale representa otro jal?n a lo largo de la trayectoria de la miniaturizaci?n anticipada por Feynman," dijo Espinosa. "esperamos que tenga un impacto similar y que produzca el mismo nivel de oportunidades que el desarrollo de la m?quina de prueba universal ten?a en el siglo pasado."

Los n-MTS pueden ser potencialmente aplicados caracterizar las caracter?sticas mec?nicas, termales y electromec?nicas no solamente de nanowires y de nanotubes pero tambi?n de una gran cantidad de materiales org?nicos, incluyendo la DNA, de prote?nas y de nanofibers.