Коли археологи майбутнього стануть розбирати артефакти сучасності, їм буде нескладно підібрати нашій епосі яскраву назву. Можна битися об заклад, що на сторінках підручників кам'яний, бронзовий і залізний століття зміняться століттям кремнію.
Сьогодні кремній застосовується насамперед у виробництві електроніки. Але з німеньким успіхом його можна використовувати і для виготовлення мікроскопічних аналогів механічних пристроїв: крихітних насосів, нанорозмірних шестеренок і невидимих оку двигунів. Зазвичай такі вироби містять електричні компоненти, тому їх називають мікроелектромеханічними системами (ММС).
Перші ММС з'явилися ще в середині 1980-х, причому не без допомоги американських військових, а точніше, знаменитого агентства DARPA. Наприклад, ті акселерометри, які вбудовані майже в будь-який сучасний смартфон, - це, мабуть, найрозтиражованіші кремнієві механізми. Як і традиційні аналоги, вони складаються з грузиків і пружин, проте всі ці елементи в мікроскопічній версії робляться з кремнію. Інший приклад застосування ММС - так звані лабораторії-на-чіпі, пристрої, здатні вимірювати концентрацію біомолекул за рахунок зміни своїх механічних властивостей.
Зачіпаючись один за одного, внутрішні зубці ротора і пара діаметрально віддалених один від одного зубців статора направляють рух тільки в один бік. Щоб двигун запрацював, потрібно пустити на нього змінний струм, який підходить по тонких проводах ліворуч і праворуч.
Є й більш екзотичні приклади. Наприклад, інженери Сандійських національних лабораторій у США розробили справжній оптичний затвор, який приводиться в рух двома електромоторами. Там же створили найменшу в світі парову машину, яка складається з трьох циліндрів з поршнями. Спочатку в неї спеціальними мікроканалами подається вода, а потім у справу вступає електронагрівач. Існують навіть ММС-шахи, в яких кожна з фігур оснащена власним мікродвигуном (при тому що ширина такої дошки становить менше половини міліметра). Але якщо гра в «наношахмати» - ідея сумнівної цінності, то в годинному виробництві використання кремнієвої механіки може зробити нову революцію.
Серце годинника
До балансової пружини, серця механічного годинника, пред'являється така кількість вимог, що задовольнити їм до кінця не може майже жоден матеріал. Вона повинна мати ідеальну еластичність, тобто після розтягнення повертатися саме у вихідний стан. На пружину пружини не повинні впливати ні стрибки температури, ні магнітне поле. Ну і звичайно, варіації в товщині пружини настільки шкідливі для точності ходу, що будь-якою ціною повинні бути зведені до мінімуму.
Всім цим вимогам не задовольняє навіть елінвар - сучасний стандарт виробництва балансових пружин, адже його винахід був навіть відзначений Нобелівською премією. Як і всякий звичайний метал, елінвар не має жорсткої монокристалічної структури, тому незворотно деформується при кожному розтягненні. Наявність у складі сплаву заліза загрожує магнітною чутливістю: щоразу, проходячи крізь рамки металодетекторів або дістаючи щось з кишенька на магнітній застібці, ви погіршуєте точність ходу годин.
Кремній дозволяє вирішити всі ці проблеми: оскільки він отриманий з єдиного моно-кристала, він може зберігати вихідну форму при будь-яких розтягненнях, скільки б їх не було. Можливість застосування літографії знімає проблему дефектів: всі кремнієві пружини можна зробити абсолютно однаковими з точністю до нанометрів. Більш того, можна навіть спеціально варіювати товщину пружини таким чином, щоб компенсувати ті ефекти, які принципово не можуть бути усунені при використанні металу. Що ж стосується магнітної чутливості, то у кремнію її просто немає, так що і це питання можна вважати закритим.
Єдина проблема при використанні кремнієвих пружин полягає в тому, що вартість таких годин досі була порівнянна лише з висотою Альп і конкретно піку Маттерхорн. У MIDO вирішили, що це неправильно, і вперше застосували кремнієву пружину в годиннику середнього цінового діапазону. Тепер атомна точність доступна будь-якому ентузіасту тонкої механіки.