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摘要 混沌系统具有复杂且不可再现的动力学,在自然界中随处可见,从行星之间的相互作用到天气的演变,但也可以使用当前的先进信号处理技术进行定制。然而,由于底层物理涉及动力学,混沌信号发生器的实现仍然具有挑战性。在本文中,我们通过实验和数值方法提出了一种从微机械谐振器生成混沌信号的颠覆性方法。该技术通过调节施加到非线性区域中谐振器的驱动力的幅度或频率,克服了控制微/纳米机械结构中屈曲的长期复杂性。混沌状态的实验特征参数,即庞加莱截面和李雅普诺夫指数,可直接与不同配置的模拟进行比较。这些结果证实,这种动态方法可转换到任何类型的微/纳米机械谐振器,从加速度计到麦克风。我们通过将现成的微隔膜转变为符合美国国家标准与技术研究所规范的真正随机数生成器,展示了利用混沌状态的混合特性的直接应用。这种原始方法的多功能性开辟了新的途径,将混沌的独特性质与微结构的卓越灵敏度相结合,从而产生新兴的微系统。
信息处理的热力学能量成本是一个被广泛研究的课题,既有其基本方面,也有其潜在的应用[1-9]。该能量成本有一个下限,由 Landauer 原理确定[10]:在温度 T 下,从存储器中擦除一位信息至少需要 k BT ln 2 的功,其中 k B 为玻尔兹曼常数。这是很小的能量,在室温(300 K)下仅为 ∼ 3 × 10 − 21 J,但它是一个通用的下限,与所用存储器的具体类型无关,并且与广义 Jarzynski 等式 [11] 相关。已在多个经典实验中测量了兰道尔边界 (LB),这些实验使用了光镊 [ 12 , 13 ]、电路 [ 14 ]、反馈阱 [ 15 – 17 ] 和纳米磁体 [ 18 , 19 ],以及捕获超冷离子 [ 20 ] 和分子纳米磁体 [ 21 ] 的量子实验。在准静态擦除协议中可以渐近地达到 LB,其持续时间比上述用作一位存储器的系统的弛豫时间长得多。实际上,当在短时间内执行擦除时,可以使用最优协议最小化此类过程所需的能量,这些协议已经过计算 [ 22 – 27 ] 并用于过阻尼系统 [ 17 ]。更快接近渐近 LB 的另一个策略当然是减少弛豫时间。然而,对于非常快的协议,人们可能想知道机械(电子)系统中的惯性(感应)项是否会影响其可靠性和能量成本。
本文介绍了使用激光微机械侧孔光纤(S-H)的基于强度的折射率(RI)传感器。为了实现这一目标,将微腔切成S-H的侧面表面,从而可以进入其结构内的一个空气孔。然后将几何修饰的纤维在两端连接到单模纤维,以在包含超脑激光器和光学信号分析仪的系统中进行结构研究。在下一步中,将浸入液施加到微型腔内的RI值,范围为1.30至1.57,增量为0.02。功率损失测量。基于获得的结果,可以得出结论,RI传感器已成功地开发了生物化学中的潜在应用。
图 1:a) 印刷电路板 (PCB) 中带有 BGA 连接的表面贴装设备 (SMD) 的图示,b) 扫描电子显微镜 (SEM) 图像显示带有 SAC305 的 BGA 的细节以及使用焊膏安装到组件和 PCB 上的 PCSB 的图示,c) 直径为 750 µ m 的聚苯乙烯芯焊球 (PCSB),d) PCSB 结构的示意图。
锡铅(SNPB)合金被广泛用于微电子包装行业。它充当连接器,可提供从一个电路元件到另一个电路元件的连接所需的导电路径。在这项研究中,使用纳米识别测试研究了γ辐照对锡铅(SNPB)焊料微机械行为的影响。带有钴60源的伽马辐射暴露于从5 Gy到500 Gy的不同剂量的SNPB焊料。在这项研究中,使用纳米识别技术来了解SNPB焊接接头的微机械性能(硬度和模量降低)的演变。结果表明,随着γ辐射的增加,SNPB合金的硬度得到了增强。硬度在500 Gy样品,25.6 MPa的剂量时最大,在未辐照样品时的值最低。然而,由于材料的内在特性和原子键,减少了模量减少。
摘要:超声波无线能量传输技术(UWPT)是植入式医疗设备(IMD)供电的关键技术。近年来,氮化铝(AlN)由于其生物相容性和与互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的兼容性而备受关注。同时,钪掺杂氮化铝(Al 90.4%Sc 9.6%N)的集成是解决AlN材料在接收和传输能力方面的灵敏度限制的有效解决方案。本研究重点开发基于AlScN压电微机电换能器(PMUT)的微型化UWPT接收器装置。所提出的接收器具有2.8×2.8 mm 2的PMUT阵列,由13×13个方形元件组成。采用声学匹配凝胶,解决液体环境下声阻抗不匹配问题。在去离子水中的实验评估表明,电能传输效率(PTE)高达2.33%。后端信号处理电路包括倍压整流、储能、稳压转换部分,可有效将产生的交流信号转换为稳定的3.3V直流电压输出,成功点亮商用LED。这项研究扩展了无线充电应用的范围,为未来实现将所有系统组件集成到单个芯片中,进一步实现设备小型化铺平了道路。
摘要 - 薄膜压电微机械超声传感器(PMUTS)是一个越来越相关且经过充分研究的领域,随着技术的继续成熟,它们的生物医学重要性一直在增长。本评论论文简要地讨论了他们在生物医学使用中的历史,简单地说明了他们的原理,并阐明了这些设备的材料选择。主要是讨论了PMUT在生物医学行业中的重要应用,并展示了在每个应用程序中取得的最新进展。涵盖的生物医学应用包括超声检查,例如超声成像,超声疗法和流体感应的常见历史用途,但还具有新的和即将到来的应用,例如药物输送,光声成像,热声学成像,生物透镜和内置通信。通过在不同应用程序中包括设备比较图表,该评论旨在通过为最近的研究工作提供基准来帮助与PMUTS合作的MEMS设计师。此外,它还讨论了生物医学领域的PMUT所面临的当前挑战,当前的,可能的未来研究趋势以及PMUT开发领域的机会,以及分享作者在整个技术状态下的意见和预测。该评论的目的是对这些主题进行全面介绍,而不会深入研究现有文献。
驱动微型和纳米力学结构以共振和观察其在物理世界中的共鸣运动,导致了物理,科学,化学,生物学和工程学以及设备商业化的许多基本发现。将机械结构从微米缩小到纳米尺寸,使谐振运动能够探测材料特性和各种动力学现象。材料科学和纳米造型的最新进展导致成功证明了超高频率运行(GHz范围)和超高质量因子(100亿)微机械谐振器(MMRS)。这些结构的共振运动已被用作一种必不可少的工具,可以在原子质量单位的分辨率下称重生物学和化学物种,感觉像Zepto-Newton一样小,并检测许多其他物理参数。在这里,提供了关于谐振传感转导的系统观点,基本的物理学以及使用微/纳米机电系统(MEMS/NEMS)技术实现的感测结构。还描述了纳米材料和结构的作用,纳米制作和理性设计在MMR的共振频率和质量因子上对高性能感测的作用。本文讨论了用于材料表征以及生物,化学和物理感测的MMR发展的最新进展。最后,本文讨论了具有高质量因子量子传感的谐振传感器的挑战和观点,以及用于量子传感的高质量因素,以及用于经典感应应用的超高灵敏度和分辨率。