Delfts microscopisch duikplankje werkt als geheugenbit

Microscopische cantilevers kunnen bistabiel trillingsgedrag vertonen, schrijven TU Delft-onderzoekers in Applied Physics Letters. Dat opent de weg naar gevoeligere meetinstrumenten, maar ook naar energiezuinige computergeheugens die onder extreme omstandigheden blijven werken.

Cantilevers worden op dit moment vooral gebruikt in meetinstrumenten zoals scanning probe-microscopen. De microscopische ’duikplankjes‘ van halfgeleidermateriaal worden met een piëzo-element aan de basis in trilling gebracht. Via een laser die erop reflecteert, wordt deze trilling gekarakteriseerd. Omgevingsfactoren beïnvloeden deze trilling, wat gebruikt kan worden voor sensoreigenschappen.

Cantilevers reageren doorgaans op lineaire wijze op de omgevingsomstandigheden. De voorspelling was echter dat ze onder specifieke omstandigheden ook intrinsiek bistabiel gedrag kunnen vertonen. Tot nog toe was dit gedrag alleen goed gekarakteriseerd in microscopische balkjes die aan beide kanten vastzitten. In het paper beschrijven Warner Venstra en zijn collega‘s dat dit gedrag ook voor cantilevers geldt bij hoge aandrijfvoltages. De duikplankjes kunnen dan trillen met ofwel een grote, ofwel een kleine uitslag, afhankelijk van aandrijfvoltage en -frequentie. Daarbij vertonen ze hysterese, een weerstand tegen omklappen tussen de toestanden: de omklap vanuit de ’lage‘ naar de ’hoge‘ toestand vereist een hoger voltage dan andersom.