Smart MEMS/NEMS resonators with functional material layers utilizing local and global nonlinearities for ultrasensitive (bio)sensing applications
Project goals
Recent advances in nanotechnology allow us to design sensors with multi-layered architecture to achieve their superior performance and ultrasensitive response. The proposed project aims to develop a tunable micro/nano-mechanical resonator consisting of piezoelectric, photo-resistive, or even functional (memory shape) materials for a wide array of applications including biomedical, photovoltaics or micro-electronics. A sensor with such a complex structure would inevitably exhibit nonlinear behaviour coming from either global or local nonlinearities. Hence, it is desirable to well understand such behavior to either exploit it in a favor of the sensor or to avoid it. In this project, we thus plan to closely study this issue, both theoretically and experimentally, to understand physics behind and enable tailoring new powerful sensors or nonlinear dynamical systems for various applications. To this end multiscale mathematical models will be developed and confronted with experiments performed on both Czech and Taiwanese side. Synergy of rich experience of both sides will be utilized.
Keywords
Nonlinear mechanicsNanomechanicsVibrationsMathematical ModellingThin filmsMultilayered resonatorsMulti-scale modellingShape memory alloys
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
International projects
Call for proposals
SGA0202100007
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-12994J
Alternative language
Project name in Czech
Smart MEMS/NEMS rezonátory s vrstvami funkčních materiálů využívající lokální a globální nelinearity pro ultracitlivé (bio)senzorické aplikace
Annotation in Czech
Současné pokroky v nanotechnologiích dovolují navrhovat senzory s vícevrstvou architekturou, umožňující dosažení výjimečného výkonu a ultracitlivé odezvy. Cílem navrhovaného projektu je vývoj laditelného mikro/nano-mechanického rezonátoru sestávajícího z piezoelektrických, fotorezistivních nebo funkčních (paměťových) materiálů využitelného v široké škále aplikací, včetně biomedicíny, fotovoltaiky nebo mikroelektroniky. Senzor s tak složitou strukturou bude nevyhnutelně vykazovat nelineární chování plynoucí jak z globálních tak lokálních nelinearit. Aby mohlo být toto chování využito ve prospěch senzoru, nebo naopak mu bylo možné předejít, je nezbytné jej pochopit a umět modelovat. V projektu proto plánujeme podrobně teoreticky i experimentálně studovat daný problém s cílem porozumět fyzikální podstatě a umožnit tak vývoj nových výkonných senzorů nebo nelineárních dynamických systémů. Pro tento účel budou vyvinuty víceúrovňové matematické modely, které budou konfrontovány s experimenty provedenými na české i taiwanské straně a bude využito synergie zkušeností všech zúčastněných týmů.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2023
Project status
—
Latest support payment
Mar 30, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-GA0-GC-R
Data delivery date
May 21, 2024
Finance
Total approved costs
10,638 thou. CZK
Public financial support
10,569 thou. CZK
Other public sources
69 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 638 CZK thou.
Public support
10 569 CZK thou.
99%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2023