纳米机电系统（NEMS）是具有几纳米特征尺寸的系统。通过利用纳米尺度效应，NEMS呈现出有趣且独特的特性，与其前身微机电系统（MEMS）相比有很大的不同。例如，基于NEMS的器件的基本频率可以在微波范围内（约100 GHz）。大多数情况下，NEMS器件的部件以纳米尺度的悬臂梁或双夹持梁的形式存在。这些活性组件的材料包括硅、碳化硅、碳纳米管、金和铂等。硅是集成电路（IC）技术和MEMS中广泛使用的基本材料，已被广泛用于构建NEMS。然而，基于硅的超小型NEMS纳米谐振器由于表面氧化和重构以及热弹性阻尼等表面效应的主导而未能实现预期的高品质因数。强度和柔韧性的限制也影响了基于硅的NEMS执行器的性能。纳米机电系统（NEMS）依然是科学界需要深入探索的领域。
初步发展阶段
在1959年，理查德·费曼（Richard Feynman）曾说过，在最底层，房间很宽敞（There’s Plenty of Room at the Bottom）。在更小的尺寸上，潜在的应用是多种多样的，如果设备在更小的尺度上被制造和控制，所有技术都将受益。我们期待的优势包括尺寸缩小、效率提高、功耗降低和在电机系统中降低生产成本。
1960年，MOSFET首次制作出100纳米栅氧化物厚度的器件。1962年，使用10纳米厚度金（Au）薄膜制作的纳米层金属-半导体结（M-S结）晶体管被制造出来。从FinFET开始，多栅MOSFET在通道长度小于20纳米时可以进行缩放。1998年，在加州大学伯克利分校，FinFET器件的通道长度被制作到了17纳米。
在IBM，2000年，研究人员首次展示了纳米机电系统（NEMS）的非常大规模集成（VLSI）器件。其前提是一种原子力显微镜尖端的阵列，可以感应/加热可变形的基板，用作存储器件。
突破性进展（2000年代中期至2010年代初期）
在这一时期，随着纳米技术和纳米加工技术的不断进步，研究者们开始能够制备出尺寸在纳米级别的机械结构和设备。同时，纳米尺度的机械振动、纳米力学行为等方面的研究也取得了重要进展。这一阶段的研究为NEMS的应用奠定了坚实的基础。
应用拓展阶段（2010年代至今）
随着对纳米技术和NEMS的理解不断深入，NEMS的应用领域不断拓展。除了传感器和执行器等传统应用外，纳米机电系统在生物医学、纳米电子学、纳米机器人等领域也逐渐显示出潜力。同时，对NEMS材料、制备工艺、器件性能等方面的研究也在不断进行。
虽然NEMS的研究工作取得了一定的进展，但值得注意的是目前成熟应用集中在MEMS领域。MEMS是能够带来新功能的推动的技术，有潜力彻底改变从消费品到国防等各个市场。智能手机的迅猛崛起就是一个很好的例子，其中MEMS加速计、陀螺仪、麦克风、显示屏和射频滤波器和振荡器提供的功能，使得十年前最先进的手机看起来像是一件古董。预计MEMS行业将继续快速增长，特别是由于物联网的建立，该技术需要普遍的感知、计算和通信。
Work Consulted
[1] Richard, F.P. (1959) Plenty of Room at the Bottom, web. Available at: https://web.archive.org/web/20170105015142/http://www.its.caltech.edu/~feynman/plenty.html (Accessed: 15 May 2024).
[2] M. Despont et al. (2000) VLSI-NEMS chip for parallel AFM Data Storage, Sensors and Actuators A: Physical. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092442479900254X (Accessed: 15 May 2024).
[3] Nanoelectromechanical Systems | science. Available at: https://www.science.org/doi/10.1126/science.290.5496.1532 (Accessed: 15 May 2024). 
