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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

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-04-29 20:05
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【概要描述】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。

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

【概要描述】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。

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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(John A. Newman) 物理科学教授保罗·麦尤恩(Paul McEuen)和电子与计算机工程副教授阿廖沙·莫尔纳(Alyosha Molnar)牵头。与论文的第一作者亚历杭德罗·科尔特斯博士(Alejandro Cortese)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(NEXT Nano)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Chris Xu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OWiC Technologies,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。 

“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。” 

相关链接:https://techxplore.com/news/2020-04-tiny-sensors-penny-transmit-tissue.html

 

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