En central trend inden for moderne nanoteknologi er at kombinere forskellige fysiske effekter for at opnå nye funktionaliteter. Et eksempel er NEMS - nanoelektromekaniske systemer - som udnyntter både elektriske og mekaniske egenskaber af yderst små komponenter for at opnå, f. eks., yderst sensitiv vægt bestemmelse. Den karakteriske nanometer skala medfører at standard lærebogsviden om aktuatorer og sensorer ikke nødvendigvis gælder, hvilket giver anledning til mange udfordringer men også muligvis revolutionære muligheder for fremtidens nanokomponenter. Dette kursus har som overordnet mål at gøre de studerende fortrolige med nanomekaniske målemetoder samt metodernes teoretiske og eksperimentelle grundlag. Dette kursus giver en solid baggrund til mange NEMS projekter (både teoretiske og eksperimentelle) indenfor Nanosystems Engineering sektionen og teori sektionen ved MIC.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
kvantisere klassiske egensvingninger
beregne fononspektret i den harmoniske approksimation
opsætte stress og tøjningstensorer for enkle systemer
udlede spredningsrater og levetider for fononer i ikke-harmoniske og/eller urene krystaller
analysere publiserede nanoelektromekaniske sensorer med hensyn til anvendte fremstillingsmetoder
redegøre for de væsentligste støjkilder i NEMS.
give et overblik over de mest centrale nanoelektromekaniske måleprincipper og deres praktiske anvendelser.
udpege de væsentligste procestrin i NEMS fremstilling
Kursusindhold:
Kurset giver en introduktion til nanomekanik og nanomekaniske komponenter. Forbindelsen mellem den klassiske kontinuum mekanik og den atomare, kvantemekaniske beskrivelse af faste stoffer bliver analyseret, især når den klassiske beskrivelse ikke mere kan anvendes. Både statiske og dynamiske egenskaber af små legemer bliver undersøgt, og flere fysiske fænomener, f. eks. piezomodstand og piezoelektricitet, som danner grundlaget for nanomekaniske transducere, bliver analyseret. Andre relevante effekter (termiske, støj, ulineæriteter) bliver ligeledes gennemgået. Nye materialetyper (f.eks. nanorør) bliver introduceret og deres anvendelser som praktiske NEMS komponenter bliver undersøgt. Kurset følger nøje den nyligt udkomne bog "Foundations of Nanomechanics" af A. N. Cleland.
Litteratur::
Andrew N. Cleland, "Foundation of Nanomechanics", Springer, ISBN 3-540-43661-8
