Cosa sono i MEMS?

MEMS è l'acronimo di Micro Electro-Mechanical Systems , riferito a sistemi di macchine funzionali con componenti misurati in micrometri. MEMS è spesso visto come un trampolino di lancio tra macchinari macroscale convenzionali e futuristiche nanomacchine. I precursori di MEMS esistono da un po 'di tempo sotto forma di microelettronica, ma questi sistemi sono puramente elettronici, incapaci di elaborare o emettere qualsiasi cosa tranne una serie di impulsi elettrici. Tuttavia, le moderne tecniche di fabbricazione MEMS sono in gran parte basate sulla stessa tecnologia utilizzata per fabbricare circuiti integrati, ovvero tecniche di deposizione di pellicole che impiegano la fotolitografia.

Considerata in gran parte una tecnologia abilitante piuttosto che un fine in sé, la fabbricazione di MEMS è vista da ingegneri e tecnologi come un altro gradito progresso nella nostra capacità di sintetizzare una più ampia gamma di strutture fisiche progettate per svolgere compiti utili. Il più delle volte menzionato insieme a MEMS è l'idea di un "lab-on-a-chip", un dispositivo che elabora piccoli campioni di una sostanza chimica e restituisce risultati utili. Ciò potrebbe rivelarsi abbastanza rivoluzionario nell'area della diagnosi medica, dove l'analisi di laboratorio comporta costi aggiuntivi per la copertura medica, ritardi nella diagnosi e pratiche burocratiche scomode.

I MEMS sono fabbricati in uno dei due modi seguenti: o attraverso la micromachining superficiale, in cui strati successivi di materiale vengono depositati su una superficie e quindi incisi a forma, o attraverso la micromachining di massa, dove il substrato stesso viene inciso per produrre un prodotto finale. La micromachining superficiale è più comune perché si basa sui progressi dei circuiti integrati. Uniche a MEMS, le tecniche di deposizione a volte lasciano dietro di sé "strati sacrificali", strati di materiale che devono essere dissolti e lavati via al termine del processo di fabbricazione, lasciando una struttura rimanente. Questo processo consente a un dispositivo MEMS di avere una struttura complessa in 3 dimensioni. Sono stati fabbricati vari ingranaggi, pompe, sensori, tubi e attuatori in microscala e alcuni di essi sono già integrati nei prodotti commerciali di tutti i giorni.

Esempi di uso moderno di MEMS includono stampanti a getto d'inchiostro, accelerometri in automobili, sensori di pressione, ottica ad alta precisione, microfluidica, monitoraggio di singoli neuroni, sistemi di controllo e microscopia. Attualmente non esiste un sistema produttivo a microscala nell'ordine delle linee produttive di macroscala, ma sembra che l'invenzione di un tale dispositivo sia solo una questione di tempo. La prospettiva di produrre con MEMS è entusiasmante perché gli array di tali sistemi che lavorano in tangente potrebbero essere sostanzialmente più produttivi rispetto ai sistemi macroscala che occupano lo stesso volume e consumano la stessa quantità di energia. Una limitazione importante, tuttavia, sarebbe che i prodotti macroscale costruiti con sistemi di macchine in microscala dovrebbero essere composti principalmente da blocchi prefabbricati in microscala.