En NIMS-ledd forskargrupp lyckades utveckla en högkvalitativ diamantfribärare med bland de högsta kvalitetsfaktorn (Q) vid rumstemperatur som någonsin uppnåtts. Gruppen lyckades också för första gången i världen med att utveckla ett enda kristall diamant mikroelektromekaniskt system (MEMS) sensorchip som kan aktiveras och avkännas av elektriska signaler. Dessa prestationer kan popularisera forskning om diamant -MEMS med betydligt högre känslighet och större tillförlitlighet än befintliga kisel -MEMS.

I MEMS -sensorer, mikroskopiska cantilevers (utskjutande balkar som är fixerade i endast ena änden) och elektroniska kretsar är integrerade på ett enda underlag. De har använts i gassensorer, massanalysatorer och skanningsmikroskopprober. För praktisk tillämpning inom ett större antal områden, inklusive katastrofförebyggande och medicin, de kräver större känslighet och tillförlitlighet.

Diamantens elastiska konstant och mekaniska konstant är bland de högsta av något material, vilket gör det lovande för användning vid utveckling av mycket pålitliga och känsliga MEMS -sensorer. Dock, tredimensionell mikrofabricering av diamant är svår på grund av dess mekaniska hårdhet. Forskargruppen utvecklade en "smart cut" tillverkningsmetod som möjliggjorde mikrobearbetning av diamant med hjälp av jonstrålar och lyckades tillverka en enda kristall diamant cantilever under 2010. Men Kvalitetsfaktorn för diamantfästen liknade den hos befintliga kiselfästen på grund av förekomsten av ytdefekter.

Forskargruppen utvecklade därefter en ny teknik som möjliggör etsning i atomskala av diamantytor. Denna etsningsteknik gjorde att gruppen kunde avlägsna defekter på bottenytan på den enkristalliga diamantfästen tillverkad med smart cut -metoden. Den resulterande cantilever uppvisade Q -faktorvärden - en parameter som används för att mäta känsligheten hos en cantilever - större än en miljon; bland världens högsta. Gruppen formulerade sedan ett nytt MEMS -enhetskoncept:samtidig integration av en cantilever, en elektronisk krets som oscillerar fribäraren och en elektronisk krets som avkänner fribärningens vibration. Till sist, gruppen utvecklade ett enda kristall diamant MEMS -chip som kan aktiveras av elektriska signaler och framgångsrikt demonstrerade dess funktion för första gången. Chippet uppvisade mycket hög prestanda och känslighet, arbetar vid låga spänningar och vid temperaturer så höga som 600 ° C.

Dessa resultat kan påskynda forskning om grundläggande teknik som är avgörande för den praktiska tillämpningen av diamant -MEMS -chips och utveckling av extremt känsliga, hög hastighet, kompakta och pålitliga sensorer som kan skilja massor som skiljer sig åt med lika lätt som en enda molekyl.