Modelado de dispositivos a nanoescalas extremas

Las simulaciones en escalas múltiples, incluidos los efectos no habituales, predicen un límite de escala fundamental para los sistemas microelectromecánicos (MEMS).

Lejos de alcanzar sus límites, la tecnología de los sistemas microelectomecánicos ha demostrado su eficacia en aplicaciones que van desde la aceleración de un coche y los sensores de presión a los obturadores de los telescopios espaciales. Los dispositivos MEMS, así como las aplicaciones de los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), se aproximan actualmente a escalas nanométricas, prometiendo así una versatilidad aún mayor, que incluye los dispositivos electrónicos de terahertzios híbridos, la memorias de bajo consumo y sensores con sensibilidades récord. Aunque los dispositivos NEMS tienen un gran potencial, su ingeniería está entrando en un nuevo terreno lleno de sorpresas y paradojas. Entre estas últimas están las fuerzas de van der Waals/Casimir (vdW/C), los efectos cuánticos en la distribución de la carga (entre ellos la capacidad cuántica, el bloqueo de Coulomb y la tunelización de la carga) y la ruptura de la teoría de la elasticidad.

Al mismo tiempo, los modelos clásicos (como la mecánica de estructuras y rayos) continúan funcionando sorprendentemente bien más allá de los límites proyectados a escala atómica, como se ha demostrado para los NEMS de nanotubos. Incluso cuando una distribución 1,2 de carga cuántica influye en el enlace entre el canal de los NEMS y la placa de tierra, se puede introducir una capacidad (cuántica) eficaz, aunque diferente del concepto clásico. De ese modo, los modelos mecánicos y electrostáticos “clásicos” modificados adecuadamente pueden ser suficientes para entender el funcionamiento de los NEMS.

Artículo completo: SPIE