Ученые создали микроскопические датчики — на одной монете умещается до 300 тыс. устройств. Для питания и связи они используют свет, а скоро на их основе можно будет создать новое поколение микросенсоров с большой вычислительной мощностью и низким энергопотреблением. Статья исследователей из Корнельского университета опубликована в журнале PNAS.
Исследователи разработали датчики размером около 100 мк — они меньше, чем пылинка на мониторе компьютера. Несмотря на миниатюрный размер, они оснащены интегральной схемой, солнечными элементами и светодиодами (LED), которые позволяют им использовать свет для питания и связи.
Главной особенностью разработки является не крайне малый размер устройств, а платформа, которая позволяет производить их серийно. В будущем эти устройства могут быть использованы для создания очень экономичных в части энергопотребления сенсоров.
Чтобы адаптировать их для этой цели, ученым пришлось решить довольно сложную проблему. Дело в том, что разместить крошечные микросхемы на кремниевой пластине сенсора относительно легко, но добавить к ним светодиоды трудно, поскольку они сделаны из другого материала — арсенида галлия.
Чтобы перенести светодиоды на пластину с электрическими компонентами и интегрировать их, исследователи разработали сложный метод сборки, включающий 15 слоев фотолитографии, 30 различных материалов и более 100 этапов.
В определенном смысле это старая идея — создавать чипы и сенсоры на основе массива крошечных датчиков, подобных этим. Но мы смогли применить эту идею на практике, а также сделали производство датчиков массовым. В ближайшем будущем планируем производить эти устройства миллионами.
Ньюман Макьюен, ведущий автор исследования
Journal information