微机电系统 (MEMS) 是一种微型设备，它将各种组件(例如微型传感器、电子设备和执行器)集成到单个芯片上。这些小型设备已被证明在精确检测生物信号、加速度、力和其他测量方面具有极高的前景。

迄今为止开发的大多数 MEMS 都是由硅和氮化硅制成的。虽然其中一些设备取得了令人鼓舞的成果，但它们的材料成分和设计限制了它们的灵敏度和多功能性，例如限制了它们在潮湿环境中的使用。

在最近的《自然电子学》论文中，洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的研究人员介绍了一种基于聚合物、半导体和陶瓷的 MEMS 创新悬臂设计。悬臂是微小的柔性梁，可以根据外力或分子相互作用调整其形状，因此可能用作传感器或执行器。

该论文的第一作者 Nahid Hosseini 博士告诉 Tech Xplore：“我们的团队之前致力于研究用于高速原子力显微镜 (AFM) 的聚合物悬臂，并开发了用于工业和生物应用的基于 MEMS 的自感应 AFM 悬臂。”

“然而，自感应悬臂传统上面临着挑战，特别是在实现高力灵敏度和确保生物相容性方面，因为应变传感器通常放置在 MEMS 悬臂的外表面上。”

Hosseini 博士及其同事的最新研究旨在开发一种新型自感应悬臂，这种悬臂在具有挑战性的环境中(例如在液体中)始终表现良好。这种悬臂对于生物医学应用可能特别有价值，有助于开发新的微型生物传感技术。

研究人员设计的悬臂采用独特的分层设计，融合了三种不同的材料。

Hosseini 博士解释说： “之所以选择聚合物层，是因为其杨氏模量相对较低，这使得悬臂可以很厚，同时又具有足够的柔韧性，可以实现较高的偏转灵敏度。此外，与硅或氮化硅制成的悬臂相比，聚合物基悬臂的动态响应速度要快得多。”

对于悬臂的半导体层，该团队使用了掺杂多晶硅。该层有助于增强设备的传感能力，增强其检测微小偏转(即施加的力或位移)的能力。