Un grupo de investigación dirigido por NIMS logró desarrollar un voladizo de diamante de alta calidad con los valores de factor de calidad (Q) más altos jamás alcanzados. El grupo también logró por primera vez en el mundo desarrollar un chip sensor de sistemas microelectromecánicos de diamante monocristalino (MEMS) que puede ser activado y detectado por señales eléctricas. Estos logros pueden popularizar la investigación sobre MEMS de diamante con una sensibilidad significativamente mayor y mayor confiabilidad que los MEMS de silicio existentes.

En sensores MEMS, voladizos microscópicos (vigas salientes fijadas en un solo extremo) y circuitos electrónicos integrados en un solo sustrato. Se han utilizado en sensores de gas, analizadores de masas y sondas de microscopio de barrido. Para una aplicación práctica en una variedad más amplia de campos, incluida la prevención de desastres y la medicina, requieren mayor sensibilidad y fiabilidad.

La constante elástica y la constante mecánica del diamante se encuentran entre las más altas de cualquier material, haciéndolo prometedor para su uso en el desarrollo de sensores MEMS altamente confiables y sensibles. Sin embargo, La microfabricación tridimensional del diamante es difícil debido a su dureza mecánica. El grupo de investigación desarrolló un método de fabricación de "corte inteligente" que permitió el microprocesamiento del diamante utilizando haces de iones y logró fabricar un voladizo de diamante monocristalino en 2010. Sin embargo, el factor de calidad del voladizo de diamante era similar al de los voladizos de silicio existentes debido a la presencia de defectos superficiales.

Posteriormente, el grupo de investigación desarrolló una nueva técnica que permite el grabado a escala atómica de superficies de diamantes. Esta técnica de grabado permitió al grupo eliminar defectos en la superficie inferior del voladizo de diamante monocristalino fabricado con el método de corte inteligente. El voladizo resultante exhibió valores de factor Q, un parámetro utilizado para medir la sensibilidad de un voladizo, mayores de un millón; entre los más altos del mundo. Luego, el grupo formuló un nuevo concepto de dispositivo MEMS:integración simultánea de un voladizo, un circuito electrónico que hace oscilar el voladizo y un circuito electrónico que detecta la vibración del voladizo. Finalmente, el grupo desarrolló un chip MEMS de diamante monocristalino que puede ser accionado por señales eléctricas y demostró con éxito su funcionamiento por primera vez. El chip exhibió un rendimiento y una sensibilidad muy altos, operando a bajos voltajes y a temperaturas tan altas como 600 ° C.

Estos resultados pueden acelerar la investigación sobre tecnología fundamental vital para la aplicación práctica de chips MEMS de diamante y el desarrollo de tecnologías extremadamente sensibles, alta velocidad, Sensores compactos y fiables capaces de distinguir masas que se diferencian por la luz de una sola molécula.