康奈尔大学研发出微型传感器 8英寸圆片上可容纳100万个
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图片来源：AlejandroCortese
神学家曾经思考过有多少天使可以在一根针的头上跳舞 。 康奈尔大学的研究人员也不甘示弱 ， 他们制造了纳米级电子产品 ， 并开发出微型传感器 。
这些微小的传感器不仅仅是体积小:它们配备了集成电路、太阳能电池和发光二极管(LED) ， 使其能够利用光来发电和通信 。 而且 ， 微型传感器是可以大规模制造的 ， 一块8英寸（20厘米）的圆片上可容纳100万个 。
研究小组的论文于4月17日发表在《美国国家科学院院刊》上 。
这项合作由约翰·A·纽曼(JohnA.Newman)物理科学教授保罗·麦尤恩(PaulMcEuen)和电子与计算机工程副教授阿廖沙·莫尔纳(AlyoshaMolnar)牵头 。 与论文的第一作者亚历杭德罗·科尔特斯博士（AlejandroCortese）合作 。 他们设计了一个平行生产光学无线集成电路(OWICs)的平台——100微米大小的微型传感器 ， 对人眼来说只是微小的斑点 。
“从某种意义上说 ， 制造这样的微型传感器是一个古老的想法 。 ”麦尤恩说 ， 他是纳米科学和微系统工程(NEXTNano)工作组的联合主席 ， 该工作组是康奈尔大学激进合作计划的一部分 。 “但我们把它的尺寸又降低了一个数量级 ， 使之可以大规模制造 。 ”
OWICS本质上是可以专门处理应用程序的草履虫大小的智能手机 。 不过 ， 研究人员并没有像手机那样依赖繁琐的无线电频率技术 ， 而是将光视为一种潜在的电源和通信媒介 。
麦尤恩说 ， 纳米技术领域里 ， 在硅片上放置微小的电路相对容易 ， 但是添加Led是一个特殊的挑战 ， 因为它们是由不同的材料制成的：砷化镓 。 为了将发光二极体与电子元件转移到晶圆上并整合 ， 研究人员开发了一种复杂的组装方法 ， 包括15层以上的光刻技术、30种不同的材料和100多个步骤 。
“有很多人在更大的维度上工作 ， 你可以拿起东西 ， 用眼睛看它们 ， 触摸它们 。 这不行 。 ”科尔特斯说 ， “除非在显微镜下 ， 否则你根本看不见自己在做什么 。 所以你必须对纳米尺度和微观尺度有一个直观的认识 。 ”
OWICs的应用十分广泛 ， 例如 ， 一个装配了神经传感器的OWIC将能够无创地记录体内的神经信号 ， 并通过LED闪烁编码信号来传输其结果 。
作为概念验证 ， 该团队与应用与工程物理学教授、论文合著者ChrisXu的实验室合作 ， 成功地在脑组织中嵌入了一个带有温度传感器的OWIC ， 并通过无线方式传输了结果 。
麦尤恩、莫尔纳和科尔特斯已经成立了自己的公司OWiCTechnologies ， 将这种微型传感器商业化 。 一项专利申请已经通过技术许可中心提出 。 第一个应用是创建电子标签 ， 可以将其附加到产品上以帮助识别它们 。
这种微小的、低成本的OWICs可能会产生几代微型传感器 ， 它们在跟踪更复杂的现象时使用更少的能量 。
【康奈尔大学研发出微型传感器 8英寸圆片上可容纳100万个】“这张纸上的电路很简单 。 ”科尔特斯说 ， “但你可以在这些设备上安装数千个晶体管 。 这意味着你可以增加设备感知的范围 ， 设备如何对外通信 ， 或者它完成更复杂任务的能力 。 我们真的把它开发成一个平台 ， 让很多人有空间开发新设备、新应用 。 ”
编译/前瞻经济学人APP资讯组
原文来源：https://techxplore.com/news/2020-04-tiny-sensors-penny-transmit-tissue.html
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