माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) छोटे उपकरण हैं जो विभिन्न घटकों, जैसे लघु सेंसर, इलेक्ट्रॉनिक्स और एक्चुएटर्स को एक ही चिप पर एकीकृत करते हैं।ये छोटे उपकरण जैविक संकेतों, त्वरण, बल और अन्य मापों का सटीक पता लगाने के लिए अत्यधिक आशाजनक साबित हुए हैं।

आज तक विकसित अधिकांश एमईएमएस सिलिकॉन और सिलिकॉन नाइट्राइड से बने हैं।हालाँकि इनमें से कुछ उपकरणों ने आशाजनक परिणाम प्राप्त किए हैं, उनकी सामग्री संरचना और डिज़ाइन उनकी संवेदनशीलता और बहुमुखी प्रतिभा को सीमित करते हैं, उदाहरण के लिए गीले वातावरण में उनके उपयोग को सीमित करना।

हाल ही मेंप्रकृति इलेक्ट्रॉनिक्स कागज़इकोले पॉलिटेक्निक फेडेरेल डी लॉज़ेन (ईपीएफएल) के शोधकर्ताओं ने पॉलिमर, सेमीकंडक्टर और सिरेमिक पर आधारित एमईएमएस के लिए एक अभिनव कैंटिलीवर डिजाइन पेश किया।कैंटिलीवर छोटे लचीले बीम होते हैं जो बाहरी ताकतों या आणविक इंटरैक्शन के जवाब में अपने आकार को अनुकूलित कर सकते हैं, इस प्रकार संभावित रूप से सेंसर या एक्चुएटर के रूप में कार्य करते हैं।

पेपर के प्रमुख लेखक डॉ. नाहिद होसैनी ने टेक एक्सप्लोर को बताया, "हमारी टीम ने पहले हाई-स्पीड एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोपी (एएफएम) के लिए पॉलिमर कैंटिलीवर पर काम किया था और औद्योगिक और जैविक अनुप्रयोगों के लिए एमईएमएस-आधारित सेल्फ-सेंसिंग एएफएम कैंटिलीवर विकसित किया था।"

"हालांकि, स्व-संवेदन कैंटिलीवर को परंपरागत रूप से चुनौतियों का सामना करना पड़ा है, विशेष रूप से उच्च बल संवेदनशीलता प्राप्त करने और जैव-संगतता सुनिश्चित करने में, क्योंकि स्ट्रेन सेंसर आमतौर पर एमईएमएस कैंटिलीवर की बाहरी सतह पर रखे जाते हैं।"

डॉ. होसैनी और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए हालिया अध्ययन का उद्देश्य एक नया स्व-संवेदन कैंटिलीवर विकसित करना था जो तरल पदार्थ जैसे चुनौतीपूर्ण वातावरण में लगातार अच्छा प्रदर्शन करता है।ऐसा ब्रैकट विशेष रूप से मूल्यवान साबित हो सकता हैबायोमेडिकल अनुप्रयोग, नई लघु जैव-संवेदन प्रौद्योगिकियों के विकास को सक्षम बनाना।

शोधकर्ताओं द्वारा डिज़ाइन किए गए कैंटिलीवर में तीन अलग-अलग सामग्रियों को शामिल करते हुए एक अद्वितीय स्तरित डिज़ाइन है।

"दबहुलक परतइसके अपेक्षाकृत कम यंग मापांक के लिए चुना गया है, जिससे कैंटिलीवर मोटा होने के साथ-साथ उच्च विक्षेपण संवेदनशीलता के लिए पर्याप्त लचीला रहता है,'' डॉ. होसेनी ने बताया। ''इसके अलावा, पॉलिमर-आधारित कैंटिलीवर सिलिकॉन या सिलिकॉन से बने कैंटिलीवर की तुलना में बहुत तेज़ गतिशील प्रतिक्रिया प्रदर्शित करते हैं।सिलिकॉन नाइट्राइड।"

ब्रैकट की अर्धचालक परत के लिए, टीम ने डोप्ड पॉलीसिलिकॉन का उपयोग किया।यह परत डिवाइस की संवेदन क्षमताओं में योगदान करती है, जिससे छोटे विक्षेपण (यानी, लागू बल या विस्थापन) का पता लगाने की क्षमता बढ़ जाती है।

अंत में, डिवाइस की सिरेमिक-आधारित बाहरी परत पॉलिमर कोर और उसके अंतर्निहित इलेक्ट्रॉनिक्स को समाहित करती है।सिरेमिक डिवाइस की यांत्रिक और रासायनिक स्थिरता को बढ़ाता है, जिससे यह विभिन्न वातावरणों में सुरक्षित रूप से संचालित हो सकता है।

डॉ. होसैनी ने कहा, "हमारा भली भांति बंद करके सील किया गया बहुपरत डिज़ाइन छोटे बलों को तेजी से मापने में सक्षम बनाता है और कठोर, अपारदर्शी तरल पदार्थों में भी काम करता है।"

"यह स्व-संवेदन एएफएम ब्रैकट के अनुप्रयोग को सतह लक्षण वर्णन तकनीकों की एक विस्तृत श्रृंखला में भी विस्तारित करता है, जैसे चुंबकीय बल माइक्रोस्कोपी (एमएफएम) या केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी (केपीएफएम), जहां ब्रैकट की सतह को कार्यात्मक परतों के साथ लेपित किया जाना चाहिए।"

अपने हालिया काम के हिस्से के रूप में, डॉ. होसैनी और उनके सहयोगियों ने एमईएमएस डिवाइस का एक प्रोटोटाइप बनाने के लिए अपने डिजाइन का उपयोग किया।प्रारंभिक परीक्षणों से पता चला कि यह उपकरण उल्लेखनीय रूप से अच्छा प्रदर्शन करता है, विभिन्न वातावरणों में लगातार बल और विक्षेपण का पता लगाता है।

डॉ. होसैनी ने कहा, "इस काम की असाधारण उपलब्धियों में से एक एमईएमएस डिवाइस का निर्माण है जो यांत्रिक मजबूती के साथ उच्च विक्षेपण संवेदनशीलता को जोड़ती है।""पॉलिमर कोर और डोप्ड पॉलीसिलिकॉन स्ट्रेन सेंसर का संयोजन ब्रैकट को बहुत छोटी ताकतों का पता लगाने की अनुमति देता है।"

नव डिज़ाइन किया गया कैंटिलीवर अत्यधिक मजबूत और अनुकूलनीय पाया गया, इस प्रकार इसमें विभिन्न वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग हो सकते हैं।उदाहरण के लिए, इसका उपयोग रासायनिक और जैविक नमूनों में बड़े पैमाने पर परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, इस प्रकार नैनोस्केल पर उनके लक्षण वर्णन में सहायता मिलती है।

स्वास्थ्य देखभाल सेटिंग्स में,उपकरणउच्च परिशुद्धता निदान और जैविक संकेतों की विस्तृत निगरानी का समर्थन कर सकता है।इसके अलावा, कैंटिलीवर का उपयोग प्राकृतिक वातावरण की निगरानी करने, प्रदूषण में छोटे लेकिन सार्थक परिवर्तनों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

डॉ. होसैनी ने कहा, "आगे बढ़ते हुए, हम नई सामग्री संयोजनों की खोज और उनकी संवेदनशीलता और स्थायित्व को परिष्कृत करके इन ब्रैकट के प्रदर्शन को अनुकूलित करना जारी रखने की योजना बना रहे हैं।""मुख्य फोकस उन्हें और अधिक एकीकृत करने पर होगाजटिल प्रणालियाँ, जैसे कि माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म, अपनी वास्तविक समय निदान और निगरानी क्षमताओं का विस्तार करने के लिए।

"हमारे मल्टीलेयर कैंटिलीवर के प्रोटोटाइप ने पहले से ही अंतरराष्ट्रीय कंपनियों की रुचि को आकर्षित किया है, और मैं विभिन्न उद्योगों में उपयोग के लिए इन उपकरणों को सक्रिय रूप से बना रहा हूं।"

डॉ. होसैनी बना रहे हैंब्रैकटअपने पेपर में दुनिया भर के इंजीनियरों और निर्माताओं के लिए सुलभता का परिचय दिया।अगले वर्ष के भीतर, शोधकर्ता अपने पेटेंट डिज़ाइन के आधार पर एक स्पिन-ऑफ लॉन्च करने की योजना बना रहे हैं ताकि इसका उपयोग सेमीकंडक्टर निर्माताओं और चिकित्सा प्रौद्योगिकी विकसित करने वाले इंजीनियरों द्वारा किया जा सके।

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