康奈尔大学的 个团队开发了纳米 传感器,该传感器包括集成电路,太阳能电池和发光二 管(LED),所有这些器件都可以在 个便士的 侧安装30,000个。
康奈尔大学博士后研究员亚历杭德罗·科特斯(Alejandro Cortese)说,这些传感器可用于各种复杂但轻便和低功耗的电子设备中的供电和通信能力。
他说:“我们确实将此平台开发为让很多人有空间开发新设备,新应用程序。” “您可能会在其中 种设备上安装数千个晶体管。这意味着您可以扩大设备可以感知的范围,设备如何进行通信或完成更复杂任务的能力。”
研究人员说,这些传感器或光学无线集成电路(OWIC)基本上是可以根据各种应用进行定制的微型智能手机。但是,OWIC不再依赖射频技术(这是典型的智能手机进行通信的方式),而是使用光作为电源和通信介质。
克服制造挑战
康奈尔大学物理科学教授保罗·麦克尤恩(Paul McEuen)与同事共同 导了这项研究,尽管在纳米技术 域,将微小的电路放置在用于制造的硅晶圆上是相当常规的做法,但向该技术中添加LED以提供这种功能给研究人员带来了挑战。电气与计算机工程副教授Alyosha Molnar。
LED由砷化镓制成,砷是 种特殊的材料,因为它不同于硅。为了将硅晶片上的LED与传感器中使用的电子组件集成在 起,研究人员必须开发出 种复杂的组装方法,该方法需要使用15层光刻,30种不同材料和100多个步骤。
Cortese指出,由于技术人员必须在纳米尺度上工作,因此这 点特别复杂。
他谈到任务时说:“有很多人在更大范围内工作,您可以捡起东西并用肉眼看到并触摸它们。” “不是那样的。在合理的范围内,除非您在显微镜下,否则您将无法看到自己在做什么。因此,您真的必须对纳米 和微米 有 个直观的认识。”
然而,研究人员 终在工作上取得了成功,在 块8英寸的晶圆上生产了多达100万个OWIC,这意味着每个设备的制造成本仅为 分钱。
应用技术
研究人员说, 旦将OWIC从硅中释放出来,就可以以多种方式使用。他们说, 种方法是测量难以到达的环境中的电压和温度等输入,例如活体组织和微流体系统内部。这方面的 个示例是将OWIC与神经传感器配合使用,以无创方式记录人体内的神经信号,并通过使编码信号闪烁来使用LED传输数据。
该小组发表了论文在杂志上工作的美国国 科学院(PNAS)的诉讼。
为了证明他们的概念,研究人员在脑组织中嵌入了带有温度传感器的OWIC,并无线中继了结果。结果表明,该技术如何可以用于提供复杂的传感功能,而无需使用通常所需的功率。
为了继续进行研究以及将OWIC进行商业化,McEuen,Molnar和Cortese的团队启动了OWiC Technologies公司并为其技术申请了专利。第 个商业应用将是创建可附加到产品上以帮助识别它们的电子标签。
伊丽莎白·蒙塔尔巴诺