Polacy zbadają zastosowanie MOEMS-ów w Internecie rzeczy

fot. CEZAMAT

Innowacje dla społeczeństwa - to idea przyświecająca nowo powstającemu w Warszawie, interdyscyplinarnemu Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii (CEZAMAT). Na niespotykaną wcześniej skalę prowadzone tu będą badania z zakresu m.in. bio- i nanotechnologii, inżynierii materiałowej, mikroelektroniki, a także nowoczesnych struktur zwanych MOEMS (ang. Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems). CEZAMAT ma szansę podnieść jakość tych badań do poziomu nieosiągalnego dotąd w tej części Europy.

MOEMS-y to skomplikowane, zminiaturyzowane przyrządy optyczno-elektro-mechaniczne, produkowane najczęściej w oparciu o materiały półprzewodnikowe, głównie krzem. Ich wymiary wynoszą od jednego do stu mikrometrów (tj. od 0,001 do 0,1 mm). Zwykle wykonywane są na podłożu półprzewodnikowym przy wykorzystaniu wyrafinowanych technologii i procesów, takich jak np. mikroobróbka powierzchniowa czy objętościowa.

Podstawową zaletą układów typu MOEMS jest to, że łatwiej integrują się one w większe systemy czy urządzenia. Ponadto zużywają mało energii, odznaczają się niewielką wagą i są tańsze w użytkowaniu. Ich wyróżniającą cechą jest równoczesne wykorzystanie trzech dziedzin: optyki, elektroniki i mechaniki, dzięki czemu są w stanie realizować nowe zadania i dostarczać innowacyjne rozwiązania. CEZAMAT będzie pierwszym tak dużym ośrodkiem w Polsce prowadzącym prace badawcze i przygotowawcze w zakresie wdrażania do produkcji urządzeń typu MOEMS na światowym poziomie.

Możliwości zastosowań technologii MOEMS są niezwykle szerokie. Dziś optyczno-elektro-mechaniczne mikrosystemy używane są m.in. w: medycynie, ekologii, telekomunikacji, transporcie czy systemach informacyjnych. Dzięki swym innowacyjnym funkcjom są obecne w przestrzeni publicznej i prywatnej. Wśród powszechnie stosowanych urządzeń wykorzystujących tę technologię są m.in.: smartfony, telefony komórkowe, laptopy, urządzenia sterujące, czujniki i analizatory chemiczne. Jednak największe wyzwania wciąż przed naukowcami.

Zastosowanie MOEMS w Internecie rzeczy 

Przedmioty komunikujące się między sobą bez pośrednictwa człowieka poprzez sieć komputerową już za kilka lat zrewolucjonizują życie codzienne. Takie systemy nazywane są Internetem rzeczy. Istotną część spośród nich stanowią MOEMS-y. Zakres możliwości zastosowania układów mikroelektrycznych obejmuje m.in. urządzenia telekomunikacyjne i teleinformatyczne, sprzęt AGD, system oświetlenia ulicznego, inteligentne domy itp. Internet rzeczy jako niespersonalizowany system komputerowy może być też wykorzystany w tworzeniu inteligentnych urządzeń biomedycznych, takich jak czujniki skażeń czy systemy antyalergenowe, pozwalające na odpowiednio wczesne poinformowanie pacjenta o poziomie stężenia alergenu, czy uwolnienie odpowiedniej dawki leku w jego organizmie. MOEMS-y są w stanie regulować temperaturę odzieży czy wnętrz mieszkalnych. Odpowiednio skonstruowane pozwalają także na automatyczne sterowanie pojazdami mechanicznymi, przyczyniając się do usprawnienia ruchu drogowego i ograniczenia liczby kolizji. Jednym z kierunków badań prowadzonych w Cezamacie będzie opracowywanie i udoskonalanie takich właśnie urządzeń.

Zakres możliwości zastosowania technologii MOEMS w Cezamacie obejmuje wiele obszarów, takich jak: energia, środowisko, telekomunikacja, transport, żywność, informacja, bezpieczeństwo. W miarę zapotrzebowania, MOEMS-y mogą być stosowane w fotowoltaice, fotonice, energetyce. Mikroukłady optyczne mogą też służyć do produkcji czujników i sensorów potrzebnych do monitorowania np. poziomu cukru i innych substancji obecnych w organizmie oraz komunikowania ich poziomu za pomocą smartfona pacjentowi i jego lekarzowi. Technologia MOEMS pozwoli opracować m.in. przyrządy na bazie nowych materiałów, pozwalających na pracę w układach wielkiej mocy i w wysokiej temperaturze, co w przyszłości pozwoliłoby udoskonalić samochody hybrydowe i systemy automatycznego sterowania pojazdami. Dzięki niej możliwe jest także opracowanie nowych rodzajów pamięci komputerowej (informatyka kwantowa) i różnorodnych technik druku. MOEMS-y posłużą w detekcji niebezpiecznych materiałów na lotniskach, halach sklepowych i w przestrzeni publicznej. Ponadto układy takie w zastosowania militarnych już w chwili obecnej wywierają silny wpływ na współczesne pole walki, a w przyszłości będą zmieniać jego obraz i niejednokrotnie decydować o rezultatach starcia.

Główne obszary naszych badań skupią się nie tylko na opracowywaniu nowych konstrukcji MOEMS, pozwalających na zwiększenie ich obszarów zastosowań, ale również na udoskonalaniu istniejących mikrosystemów z funkcjonalnościami już znanymi i wykorzystywanymi. W tym celu poszukiwać będziemy nowych materiałów o wyjątkowych właściwościach – mówi prof. dr. hab. inż. Romuald Beck, Wiceprezes ds. naukowych CEZAMAT-u.

Rozwijana w Cezamacie technologia MOEMS może stać się siłą napędową polskiej nauki
i gospodarki. Ogólnym celem realizowanej pod auspicjami CEZAMAT-u inwestycji w przyszłościowe materiały i wysokie technologie jest właśnie wzmocnienie konkurencyjności polskiej gospodarki i zmniejszenie luki technologicznej między Polską a wiodącymi krajami Unii Europejskiej.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl