MEMS signifie Micro Electro-Mechanical Systems, faisant référence à des systèmes de machines fonctionnels avec des composants mesurés en micromètres. Les MEMS sont souvent considérés comme un tremplin entre les machines conventionnelles à grande échelle et les nanomachines futuristes. Les précurseurs MEMS existent depuis un certain temps sous forme de microélectronique, mais ces systèmes sont purement électroniques, incapables de traiter ou de produire autre chose qu’une série d’impulsions électriques. Cependant, les techniques modernes de fabrication de MEMS sont largement basées sur la même technologie que celle utilisée pour fabriquer des circuits intégrés, c’est-à-dire des techniques de dépôt de film qui utilisent la photolithographie.
Largement considérée comme une technologie habilitante plutôt qu’une fin en soi, la fabrication de MEMS est considérée par les ingénieurs et les technologues comme une autre avancée bienvenue dans notre capacité à synthétiser un plus large éventail de structures physiques conçues pour effectuer des tâches utiles. Le plus souvent mentionné en conjonction avec MEMS est l’idée d’un laboratoire sur puce, un appareil qui traite de minuscules échantillons d’un produit chimique et renvoie des résultats utiles. Cela pourrait s’avérer assez révolutionnaire dans le domaine du diagnostic médical, où l’analyse en laboratoire entraîne des coûts supplémentaires pour la couverture médicale, des retards de diagnostic et des formalités administratives peu pratiques.
Les MEMS sont fabriqués de deux manières : soit par micro-usinage de surface, dans lequel des couches successives de matériau sont déposées sur une surface puis gravées en forme, soit par micro-usinage en masse, où le substrat lui-même est gravé pour produire un produit final. Le micro-usinage de surface est le plus courant car il s’appuie sur les avancées des circuits intégrés. Unique aux MEMS, les techniques de dépôt laissent parfois derrière elles des couches sacrificielles, des couches de matériau destinées à être dissoutes et emportées à la fin du processus de fabrication, laissant une structure restante. Ce processus permet à un dispositif MEMS d’avoir une structure complexe en 3 dimensions. Divers engrenages, pompes, capteurs, tuyaux et actionneurs microscopiques ont été fabriqués et certains d’entre eux sont déjà intégrés dans des produits commerciaux de tous les jours.
Les exemples d’utilisation des MEMS modernes incluent les imprimantes à jet d’encre, les accéléromètres dans les automobiles, les capteurs de pression, l’optique de haute précision, la microfluidique, la surveillance des neurones individuels, les systèmes de contrôle et la microscopie. Il n’existe actuellement pas de système de machine à micro-échelle productif de l’ordre de lignes d’assemblage à macro-échelle productives, mais il semble que l’invention d’un tel dispositif ne soit qu’une question de temps. La perspective de fabriquer avec des MEMS est passionnante car des réseaux de tels systèmes fonctionnant en tangente pourraient être sensiblement plus productifs que des systèmes à grande échelle occupant le même volume et consommant la même quantité d’énergie. Une limitation importante, cependant, serait que les produits à grande échelle construits par des systèmes de machines à micro-échelle devraient être composés principalement de blocs de construction à micro-échelle préfabriqués.