本期导读：

1、多向MEMS薄膜传感器提高了工业规模流体机械的效率

2、基于量子点光电探测器的微型红外探测器

多向MEMS薄膜传感器提高了工业规模流体机械的效率

在一项新的研究中，日本东京理科大学（TUS）的Masahiro Motosuke教授及其同事Koichi Murakami先生，Daiki Shiraishi先生和来自TUS的Yoshiyasu Ichikawa博士与日本三菱重工和日本岩手大学合作，接受了这一挑战。正如Motosuke教授所说，“在容易发生流动分离的曲面上，很难感知剪切应力及其方向，尤其是在不使用新技术的情况下。”他们的工作成果已发表在《Micromachines》上（“亚音速流动柔性MEMS传感器的研制”）。

该团队研发了一种基于聚酰亚胺薄膜的柔性流量传感器，该传感器在不干扰周围气流的情况下可以轻松安装在曲面上，这是有效测量的关键，该传感器基于微机电系统（MEMS）技术从而实现了这一目标。此外，该新技术允许集成多个传感器，以同时测量壁面剪切应力和壁面流动角度。

图片：来自TUS的Masahiro Motosuke

造成全球变暖的一个主要因素是能源和运输业，它们依赖于效率低下且碳足迹高的流体机械。为了提高这些机器的效率，来自日本的研究人员现在设计了一种新型传感器，该传感器可以轻松地安装在流体机器的弯曲壁上，并可以表征不同方向上的高速流动分离。

为了测量墙壁上的剪切应力，传感器测量了微型加热器的热损失，而流动角是使用加热器周围的6个温度传感器阵列来估计的，有助于多个方向的测量。该团队对气流进行了数值模拟，以优化加热器和传感器阵列的几何形状。使用高速气流隧道作为测试环境，该团队在30~170 m/s的气流速度范围内实现了有效的流量测量。所开发的传感器具有高度的灵活性和可扩展性。Motosuke教授解释道：“传感器周围的电路可以用柔性印刷电路板拉出并安装在不同的位置，这样测量目标上只附着一张薄板，最大限度地减少对周围流量的影响。”

该团队估计加热器输出随三分之一的壁剪切应力而变化，而比较两个相对放置的传感器之间的温度差的传感器输出表明，随着流动角的变化，出现了一种特殊的正弦振荡。

所开发的传感器具有在工业规模流体机械中广泛应用的潜力，这些机械通常涉及三维表面周围的复杂流动分离。此外，用于开发该传感器的工作原理可以扩展到高速亚音速气流之外。

Motosuke教授强调：“虽然这种传感器是为快速气流而设计的，但我们目前正在开发能够测量液体流量的传感器，并且可以基于相同的原理安装在人体上。这种薄而灵活的流量传感器可以打开许多可能性。”

综上所述，新型MEMS传感器可以在开发高效流体机械方面改变游戏规则，减少对环境的不利影响。

来源：东京理科大学

基于量子点光电探测器的微型红外探测器

由Empa、苏黎世联邦理工学院、洛桑联邦理工学院、西班牙萨拉曼卡大学、欧洲航天局 (ESA) 和巴塞尔大学科学家组成的研究团队近期在Nature Photonics发表了一篇文章，公布其构建的一台概念验证型小型傅里叶变换波导光谱仪。该光谱仪以一个亚波长光电探测器作为光传感器，由胶体碲化汞量子点(HgTe-QD) 组成，并与互补金属氧化物半导体技术(CMOS) 兼容。

实验设置：使用红色激光准直器可视化光纤到光波导的光束路径及其在金镜上的反射。两个探针用于接触光电导体，其尺寸在亚波长范围内。（图片：Empa）

最终的光谱仪具有较大的光谱带宽和50cm−1的中等光谱分辨率，光谱仪的总有效体积小于100μm×100μm×100μm。这种超紧凑的光谱仪设计允许将光学分析测量仪器集成到消费类电子产品和空间设备中。

红外光谱仪的工作原理：该光电探测器集成在波导的顶部，由作为散射中心的底部金电极、光敏层（胶体HgTe -QT）和顶部金电极组成。移动反射镜，通过检测到的光电流反映驻波的光强度变化，并根据被测信号的傅里叶变换给出光谱图。（图片：Lars Lüder）

“亚波长红外光电探测器的单片集成对傅里叶变换波导光谱仪的小型化至关重要”，Empa研究员Ivan Shorubalko说。“同时，这种技术在小型拉曼光谱仪、生物传感器和芯片实验室设备以及高分辨率快照高光谱相机的开发上也可能具有极大的应用潜力。”

来源：Nanowerk