Рекордно малый микроконденсатор создали учёные в Вене
Исследователи из Вены совершили прорыв в разработке сверхточных измерительных систем, создав компактный конденсатор с рекордным зазором между пластинами — всего 32 нанометра. Эта алюминиевая мембрана и неподвижный электрод формируют уникальную структуру, предназначенную для атомно-силовой микроскопии и других высокочувствительных измерений.
Особенность разработки — интеграция электрических и механических резонансных систем, что устраняет необходимость в оптических компонентах. Традиционные оптомеханические методы, как поясняют специалисты Венского технического университета, требуют громоздких установок, подверженных внешним помехам. Новая технология использует микромеханические колебания, синхронизируемые на чипе, и электромагнитные резонансные цепи, обеспечивающие беспрецедентную точность.
Ключевое преимущество — устойчивость к шумам, вызванным температурой или дискретностью сигналов. «Наша система измеряет вибрации, ограничивая погрешности лишь фундаментальными квантовыми законами», — отмечает Даниэль Платц, руководитель проекта совместно с Ульрихом Шмидом. Конденсатор сочетается с индукционной катушкой, образуя контур, чутко реагирующий на малейшие изменения в колебаниях мембраны.
Важно, что венская технология функционирует при комнатной температуре, в отличие от многих квантовых датчиков, требующих криогенного охлаждения. Как показали эксперименты, микромеханические резонаторы обеспечивают стабильную работу в гигагерцевом диапазоне даже без экстремального охлаждения. «Тепловой шум не подавляет эффект связи в таких системах», — подчёркивает Платц.
Альтернативный подход команды — использование чисто механических структур на чипе — демонстрирует универсальность метода. Манхи Квон, соавтор исследования, объясняет: «Колебания электромагнитных полей и механических элементов описываются одинаковыми уравнениями, что расширяет сферу применения».
Перспективы внедрения касаются не только микроскопии. Технология способна революционизировать создание портативных измерительных устройств, где компактность сочетается с квантовой точностью. В атомно-силовых микроскопах, например, она позволяет детектировать атомарные силы по вибрациям наноострия, формируя карту поверхности с беспрецедентным разрешением.
