可批量生产的微型传感器能够利用光线进行供电和通信

　　4月22日消息，据外媒报道，康奈尔大学（Cornell）开发纳米级电子产品的研究人员研发出了微型传感器，这种微型传感器非常小，可在一个便士一侧容纳30000个这种微型传感器。

　　这些微型传感器不仅体积小，还有更多的功能，它们配备了集成电路、太阳能电池和发光二极管（LED），使它们能够利用光线进行供电和通信。而且，由于它们是批量生产的，在8英寸的晶圆上可容纳多达100万个晶圆，因此每个设备的成本只有同一便士的一小部分。

　　肉眼几乎看不到这些OWIC的集合。（图片：康奈尔大学Alejandro Cortese）

　　该小组的论文发表在PNAS（“使用光学无线集成电路的微观传感器”）中。这项合作由约翰·A·纽曼物理科学教授保罗·麦克尤恩（Paul McEuen）和电气与计算机工程副教授阿利沙·莫纳尔（Alyosha Molnar）领导。他们与论文的主要作者、康奈尔大学（Cornell）院长博士后Alejandro Cortese博士（19岁）合作，设计了一个平行生产光学无线集成电路（OWIC）的平台——尺寸为100微米（1微米是100万分之一米）的微型传感器，仅是人眼的斑点大小。

　　康奈尔大学自由基协作计划的一部分、纳米科学与微系统工程（NEXT Nano）工作组的联合主席McEuen说：“在某种意义上讲，构建这样的微型传感器是一个古老的想法。但是我们将其尺寸又缩小了一个数量级，并使其可大规模制造。很多时候，当人们制作这些小东西时，他们会手工将它们编织在一起，这样既费时又费力。”

　　在本质上，OWICS是一个像草履虫大小的“智能手机”，可以专门用于应用程序，但是，研究人员并没有像手机那样繁琐依赖射频技术，而是将光作为潜在的电源和通信媒介。

　　McEuen说，在纳米技术领域，将微小的电路放置在硅晶圆上相对容易，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LED转移到带有电子元件的晶圆上并进行集成，研究人员开发了一种复杂的组装方法，该方法涉及超过15层光刻、30种不同材料和100多个步骤。

　　一旦OWIC脱离了其硅衬底，它们就可以用于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。比如装配有神经传感器的OWIC能够通过LED闪烁编码信号来无创地记录人体中的神经信号并传输其发现结果。

　　此图显示了一个电压感应的OWIC，它装在一分钱背面的林肯纪念堂内，并显示了OWIC的组件示意图。（图片：康奈尔大学Alejandro Cortese）

　　作为概念的证明，该团队与应用与工程物理教授、论文合著者Chris Xu的实验室合作，成功地将一个带有温度传感器的OWIC嵌入脑组织，并无线传输结果。

　　McEuen、Molnar和Cortese已经推出了他们自己的公司OWiC Technologies，将微型传感器商业化，已通过技术许可中心提出专利申请。第一个应用是创建可以附加到产品的电子标签，以帮助识别它们。这种微型、低成本的OWiC 可能会产生一代又一代的微传感器，它们在跟踪更复杂的现象的同时使用更少的功率。

　　Cortese说：“本文的电路非常简单，但是你可以在其中一种设备上安装数千个晶体管。这意味着你可以扩大设备感知的范围，设备如何进行通信或完成更复杂任务的能力。我们确实将此平台开发为一个平台，因此许多人都有开发新设备、新应用程序的空间。”

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