Binary excitation of a high-Q bulk acoustic microresonator by actuation polarity inversion

We present a technique for independently exciting two resonant modes of vibration in a single-crystal silicon bulk mode microresonator using the same electrode configuration through control of the polarity of the DC actuation voltage. Applications of this technique may include built-in temperature compensation by the simultaneous selective excitation of two closely spaced modes that may have different temperature coefficients of resonant frequency. The technique is simple and requires minimum circuit overhead for implementation. The technique is implemented on square plate resonators with quality factors as high as 3.06 × 106. Copyright © 2008 by ASME.

Low loss HF band SOI wine glass bulk mode capacitive square-plate resonator

This paper reports on the design and electrical characterization of a single crystal silicon micromechanical square-plate resonator. The microresonator has been excited in the anti-symmetrical wine glass mode at a resonant frequency of 5.166 MHz and exhibits an impressive quality factor (Q) of 3.7 × 106 at a pressure of 33 mtorr. The device has been fabricated in a commercial foundry process. An associated motional resistance of approximately 50 kΩ using a dc bias voltage of 60 V is measured for a transduction gap of 2 νm due to the ultra-high Q of the resonator. This result corresponds to a frequency-Q product of 1.9 × 1013, the highest reported for a fundamental mode single-crystal silicon resonator and on par with some of the best quartz crystal resonators. The results are indicative of the superior performance of silicon as a mechanical material, and show that the wine glass resonant mode is beneficial for achieving high quality factors allowed by the material limit. © 2009 IOP Publishing Ltd.

Thin film monitoring with silicon bulk acoustic resonators

Abstract-This paper reports a single-crystal silicon mass sensor based on a square-plate resonant structure excited in the wine glass bulk acoustic mode at a resonant frequency of 2.065 MHz and an impressive quality factor of 4 million at 12 mtorr pressure. Mass loading on the resonator results in a linear downshift in the resonant frequency of this device, wherein the measured sensitivity is found to be 175 Hz cm2/μg. The silicon resonator is embedded in an oscillator feedback loop, which has a short-term frequency stability of 3 mHz (approximately 1.5 ppb) at an operating pressure of 3.2 mtorr, corresponding to an equivalent mass noise floor of 17 pg/cm2. Possible applications of this device include thin film monitoring and gas sensing, with the potential added benefits of scalability and integration with CMOS technology. © 2008 IEEE.

Square wine glass mode resonator with quality factor of 4 million

We report on the experimental characterization of a single crystal silicon square-plate microresonator. The resonator is excited in the square wine glass (SWG) mode at a mechanical resonance frequency of 2.065 MHz. The resonator displays quality factor of 9660 in air and an ultra-high quality factor of Q = 4.05 × 106 in 12 mtorr vacuum. The SWG mode may be described as a square plate that contracts along one axis in the fabrication plane, while simultaneously extending along an orthogonal axis in the same plane. The resonant structure is addressed in a 2-terminal configuration by utilizing equal and opposite drive polarities on surrounding capacitor electrodes, thereby decreasing the motional resistance of the resonator. The resonant micromechanical device has been fabricated in a commercial silicon-on-insulator process through the MEMSCAP foundry utilising a minimum electrostatic gap of 2 μm. © 2008 IEEE.

Anchor limited q in flexural mode resonators

This paper reports a preliminary examination of the effect of anchor geometry design on the quality factor of flexural mode resonators operating in vacuum using both FE simulation and measurements of resonator frequency response. Three types of structures have been considered in this study: an elliptical mode ring, a double ended tuning fork, and a doubly-clamped beam. We consider the relative distribution of strain energies in both the resonant structure and the connecting stem, which is indicative of the measured quality factor. The measured quality factors of the different structures are compared against each other, based on which suggestions are proposed for optimizing the anchor limited quality factor (Q) in flexural mode micromechanical resonators. ©2008 IEEE.

Evaluación de dieciocho genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz) en el municipio de Posoltega, Chinandega

Con el objetivo de aportar información agronómica sobre germoplasma de yuca (Manihot esculenta Crantz) en el ciclo octubre 2004-octubre 2005, se evaluaron en el Centro Experimental de Occidente (CEO-INTA), Posoltega, Chinandega, 17 genotipos de yuca provenientes de Colombia, y el testigo local, la variedad mejorada ALGODÓN. El diseño experimental utilizado fue un Bloque Completamente al Azar (BCA) con cuatro réplicas y se consideraron las variables propuestas por el CIAT. Se utilizó análisis de varianza (ANDEVA), así como separación de medias de rangos múltiples de Tukey ( 8=0.05), en variables cuantitativas. Se conformaron análisis de correlación, de componentes principales (ACP) y análisis de agrupamiento (AA). En base a los resultados se concluye que las variables cuantitativas presentaron efecto significativo en los genotipos evaluados. El rendimiento de raíces presentó un rango entre 8.14 y 62.9 tn ha-1, con un promedio general de 40.03 tn ha-1. El testigo local, ALGODÓN, destinado para el consumo fresco presento un rendimiento total de 38.64 tn ha-1 con 45.45, 16.3 y 17.8 tn ha-1 en las calidades A, B y C, respectivamente. Se encontraron correlaciones fenotípicas significativas de interés. El ACP aisló el 71.2 % de la varianza total con los primeros cinco componentes. Se seleccionaron 9 descriptores cualitativos (forma de la planta, caracteres de hoja y raíz, entre otros) que ayudaron a diferenciar las plantas de yuca. De igual manera, los descriptores cuantitativos de raíz, materia seca y número de yemas, entre otros, fueron de interés secundario. El AA (Ward y R2) agruparon a la variedad testigo ALGODÓN y PER 183, los cuales presentaron características cualitativas y cuantitativas muy diferentes al resto de materiales.

Efecto de cinco distancias y tres épocas de siembra sobre el crecimiento y rendimiento del caupí rojo (Vigna unguiculata (L.) Walpers), Ciudad Darío, Matagalpa

Para evaluar el comportamiento del cultivo del caupí rojo (Vigna unguiculata (L.) Walpers.), se estableció el ensayo en tres lotes cercanos ubicados en la comunidad Dulce Nombre de Jesús, municipio de Ciudad Darío, departamento de Matagalpa. El diseño utilizado fue un Bloques Completos al Azar repetidos en el tiempo, en donde se conformaron los siguientes factores: época de siembra (Primera, Postrera y de Riego) y distancia de siembra en te hileras (0.4, 0.6, 0.8, 1.0 y 1.2 metros), para la conformación de 15 tratamientos. Se utilizaron análisis de varianza (ANDEVA) sobre variables de crecimiento, desarrollo y rendimiento, y agrupación mediante LSD (α=0.05). Además, se conformaron análisis de correlación, componentes principales (ACP) y agrupamientos (AA). En base a los resultados, se concluye que las variables presentaron efecto significativo sobre los efectos principales. Se encontraron correlaciones fenotípicas significativas de variables de interés con la longitud de hojuela; y entre variables de vaina y semillas con el rendimiento. Ciertas variables de crecimiento, y de rendimiento discriminaron los tratamientos conformados. Los mejores rendimientos promedios se obtuvieron en época de Riego (1,987.5 kg ha1) y Primera (1,839.7 kg ha-1) con distancias de siembra de 0.6 y 0.4 metros entre hileras. Los mejores tratamientos (interacciones) se alcanzaron en Riego con 0.4 y 0.6 m entre hileras, con rendimientos promedios de 1,968.97 y 2,035.69 kg ha-1, respectivamente. La asociación a través de análisis cluster agrupó las tres épocas de siembra, y relacionó las densidades de siembra evaluadas. El núcleo conformado en Primera se diferenció del grupo formados por los tratamientos de Riego y Postrera.

Study of lateral mode SOI-MEMS resonators for reduced anchor loss

MEMS resonators fabricated in silicon-on-insulator (SOI) technology must be clamped to the substrate via anchoring stems connected either from within the resonator or through the sides, with the side-clamped solution often employed due to manufacturing constraints. This paper examines the effect of two types of commonly used side-clamped, anchoring-stem geometries on the quality factor of three different laterally-driven resonator topologies. This study employs an analytical framework which considers the relative distribution of strain energies between the resonating body and clamping stems. The ratios of the strain energies are computed using ANSYS FEA and used to provide an indicator of the expected anchor-limited quality factors. Three MEMS resonator topologies have been fabricated and characterized in moderate vacuum. The associated measured quality factors are compared against the computed strain energy ratios, and the trends are shown to agree well with the experimental data. © 2011 IOP Publishing Ltd.

Efecto de diferentes residuos de origen vegetal y animal en algunas caracteristicas fisica, quimica y biológica del compost. Hacienda Las Mercedes, Managua, 2005

El estudio del efecto de diferentes residuos orgánicos de origen vegetal y animal en algunas características física, química y biológica del compost. Los objetivos fueron: C ontribuir a la búsqueda de alternativas de reciclaje de diferentes materiales de origen vegetal, animal y que contenga buenas características físicas, q uímicas y biológicas, evaluar el efecto de diferentes materiales orgánicos (pulpa de café, aserrín, basura verde + cascarilla de arroz, abono verde + cascarilla de arroz y residuos del comedor) sobre algunas propiedades químicas, físicas y biológicas del c ompost y determinar cuál de las mezclas orgánicas evaluadas (pulpa de café, aserrín, basura verde + cascarilla de arroz, abono verde + cascarilla de arroz y residuos del comedor) contribuyen a mejorar algunas de las propiedades químicas, físicas y biológic as del compost. Se estableció en la Hacienda Las Mercedes, propiedad de la Universidad Nacional Agraria, ubicada en el Km. 11 y ½ carretera norte, 1 Km. al lago frente a la empresa CARNIC en la localidad Las Mercedes perteneciente al departamento de Mana gua. Está finca se ubica geográficamente a los 12º8 ́36 ́ ́ latitud norte y 86º09 ́49 ́ ́ longitud oeste a una altitud de 56 msnm. El estudio comprendió cinco tratamientos y tres repeticiones: los cinco tratamientos compuestos de: basura seca recogida de la Ha cienda Las Mercedes, estiércol, cal y sica (carbón vegetal) en común; el tratamiento uno se diferenciaba por la presencia de pulpa de café, el dos por tener aserrín, el tres con basura verde más cascarilla de arroz, el cuatro con abono verde más cascarill a de arroz y el quinto con residuos provenientes del comedor de la Universidad Nacional Agraria. Se evaluaron las siguientes variables: temperatura, humedad, fitoxicidad , Contenido de macro y micro elementos y d iversidad de hongos y bacterias en el proce so de compostaje . El aná lisis estadístico utilizado fue el análisis de varianza a la variable: análisis químico, se realizó separación de medias por TUKEY al 5% de probabilidad de error. A las variables humedad, toxicidad y análisis microbiológico se les realizó un análisis cualitativo. La variable temperatura se le realizó análisis de varianz a a través del MANOVA. Se obtuvieron los siguientes resultados: existe diferencia significativa entre los tratamientos en la variable temperatura siendo la pulp a de café el material orgánico que favorece mayor actividad microbiana y que permitió obtener temperaturas más altas que el resto de mezclas . La pasteurización del abono se logró a través de que la temperatura entre 45 ºC y 50 ºC fue por un tiempo prolon gado. Según el resultado del análisis químico realizado en el laboratorio de suelos y aguas de la UNA indican por que los rangos de humedad al final del ensayo se mantuvieron dentro de los parámetros óptimos (50 - 65 %). Todos los tratamientos tienen una r elación carbono/nitrógeno alta, las que varían entre 79:1 a 60:1. Todas las mezclas tienen estabilidad, no hay presencia de sustancias fitotóxicas. En todos los tratamientos se obtiene una germinación arriba del 90 por ciento. La presencia de bacterias y hongos estuvo durante todo el proceso de descomposición, siendo menor el número de especies de hongos encontrados por tratamiento a los 30 días que a los 90 días. Entre las bacterias más encontradas están las del género Bacillus.

Colecta y establecimiento de banco de germoplasma en coleccion viva e In vitro del genero Xanthosoma en Nicaragua

Con el objetivo de conservar in vitro y en colección viva la variabilidad del género Xanthosoma se realizaron colectas en 27 sitios de tres regiones de Nicaragua entre julio y 2006 Oc tubre 2007. El banco de germoplasma in vitro se estableció mediante el cultivo de meristemos y colección viva utilizando la técnica de reproducción acelerada de semilla. Se elaboró un herbario de las accesiones. Catorce descriptores de colecta se utilizaro n para el análisis de agrupamiento (AA) preliminar del parentesco y dispersión entre las accesiones. Se colectaron 63 accesiones de 6 especies, 18 X. violaceum , 8 X. sagittifolium (ambas comestibles), 1 X. robustum , 6 X . wendlandii , 6 X. mexicanum , 2 X. at rovirens monstrosum (ornamental) y 22 X . spp (sin identificar). 74.6 % provienen de la Región Central, 19.0 % del Pacifico y 6.3 % del Caribe, la menos explorada. 76.2 % de las accesiones tienen hoja lisa sagitada, 1.6 % entera ondulada, 9.5% pubescente sa gitada, 3.2 % con ápice en forma de cono y 9.5 % lobulada lisa. 96.8 % de las hojas son verde y 3.2 % variegada ( X. atrovirens monstrosum ) . El 27 % de las accesiones producen estolones y 73 % cormelos. 61.5 % presentan seudotallo color verde, 28.6 % púrp ura y 9.5 % jaspeado. E n e l AA preliminar las accesiones formaron 2 grupos ( silvestres y cultivados ). 63 % de la variación total lo provocan un componente de 4 variables, y dos de 2 variables. El banco de germoplasma in vitro , la colección viva y el herbar io evidencian la variabilidad de Xanthosoma en Nicaragua.

Direct parameter extraction in feedthrough-embedded capacitive MEMS resonators

This paper presents a method for fast and accurate determination of parameters relevant to the characterization of capacitive MEMS resonators like quality factor (Q), resonant frequency (fn), and equivalent circuit parameters such as the motional capacitance (Cm). In the presence of a parasitic feedthrough capacitor (CF) appearing across the input and output ports, the transmission characteristic is marked by two resonances: series (S) and parallel (P). Close approximations of these circuit parameters are obtained without having to first de-embed the resonator motional current typically buried in feedthrough by using the series and parallel resonances. While previous methods with the same objective are well known, we show that these are limited to the condition where CF ≪ CmQ. In contrast, this work focuses on moderate capacitive feedthrough levels where CF > CmQ, which are more common in MEMS resonators. The method is applied to data obtained from the measured electrical transmission of fabricated SOI MEMS resonators. Parameter values deduced via direct extraction are then compared against those obtained by a full extraction procedure where de-embedding is first performed and followed by a Lorentzian fit to the data based on the classical transfer function associated with a generic LRC series resonant circuit. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Probing biomolecular interaction forces using an anharmonic acoustic technique for selective detection of bacterial spores.

Receptor-based detection of pathogens often suffers from non-specific interactions, and as most detection techniques cannot distinguish between affinities of interactions, false positive responses remain a plaguing reality. Here, we report an anharmonic acoustic based method of detection that addresses the inherent weakness of current ligand dependant assays. Spores of Bacillus subtilis (Bacillus anthracis simulant) were immobilized on a thickness-shear mode AT-cut quartz crystal functionalized with anti-spore antibody and the sensor was driven by a pure sinusoidal oscillation at increasing amplitude. Biomolecular interaction forces between the coupled spores and the accelerating surface caused a nonlinear modulation of the acoustic response of the crystal. In particular, the deviation in the third harmonic of the transduced electrical response versus oscillation amplitude of the sensor (signal) was found to be significant. Signals from the specifically-bound spores were clearly distinguishable in shape from those of the physisorbed streptavidin-coated polystyrene microbeads. The analytical model presented here enables estimation of the biomolecular interaction forces from the measured response. Thus, probing biomolecular interaction forces using the described technique can quantitatively detect pathogens and distinguish specific from non-specific interactions, with potential applicability to rapid point-of-care detection. This also serves as a potential tool for rapid force-spectroscopy, affinity-based biomolecular screening and mapping of molecular interaction networks.

The pottery from A and C-Group tombs at Serra West in the Museum of Natural History, La Plata

Abstract: The Museum of Natural History, La Plata, Argentina, houses a ceramic collection of the A-Group and C-Group cultures from Nubian tombs at Serra West (AA and ACS cemeteries), on the west bank of the Nile in Lower Nubia. It has been originated from the division after the excavations made by the Franco-Argentine Archaeological Expedition in Sudan between 1961 and 1963, as part of the UNESCO campaigns to save the Nubian monuments.