當今。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代高新技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)得到了突破性發(fā)展。當前，越來越多的新型傳感器被研究人員開發(fā)出來。

康奈爾大學開發(fā)納米級電子產(chǎn)品的研究人員開發(fā)的微型傳感器，它們可以在一便士硬幣的一側(cè)容納30,000個傳感器。這些微型傳感器不僅具有體積小巧的特點，還具備集成電路、太陽能電池和發(fā)光二極管(LED)的功能，使它們能夠利用光來進行供電和通信。而且，由于它們是批量生產(chǎn)的，在8英寸的晶圓上可容納多達100萬個，因此每個設(shè)備的成本非常低。

該小組的論文《Microscopic sensors using optical wireless integrated circuits》于4月17日在PNAS上發(fā)表。

此次合作由約翰·紐曼物理科學教授Paul McEuen和電氣與計算機工程副教授Alyosha Molnar領(lǐng)導。與論文的主要作者Alejandro Cortese一起工作。他們設(shè)計了一個平臺，用于并行生產(chǎn)其光學無線集成電路(OWIC)–尺寸為100微米(微米為百萬分之一米)的微傳感器。

McEue說：“從某種意義上說，建造這樣的微型傳感器是一個古老的想法。但是我們將其尺寸又縮小了一個數(shù)量級，并使其可大規(guī)模制造。很多時候人們制作這些小東西時，他們會手工將它們編織在一起，非常耗時，而且一次也不可能制造百萬個。所以除非我們能以百萬為單位的制作他們，否則我們不會這樣做。”

OWICS本質(zhì)上是小的智能手機，可以專門用于應(yīng)用程序。但是，研究人員并沒有像手機那樣依靠繁瑣的射頻技術(shù)，而是希望將光作為一種潛在的電源和通訊介質(zhì)。

McEuen說，在納米技術(shù)領(lǐng)域，將微小的電路放置在硅晶圓上相對容易，但是添加LED是一個特殊的挑戰(zhàn)，因為它們是由不同的材料制成的：砷化鎵。為了將LED轉(zhuǎn)移到帶有電子元件的晶圓上并進行集成，研究人員開發(fā)了一種復雜的組裝方法，該方法涉及超過15層光刻，30種不同材料和100多個步驟。

Cortese說：“有很多人在更大范圍內(nèi)工作，您可以撿起東西并用肉眼看到并觸摸它們。這不是那樣。在一個規(guī)模上，除非您在顯微鏡下，否則您看不到自己在做什么。因此，您確實必須對納米級和微米級有了直覺。”

一旦OWIC脫離了其硅襯底，它們就可以用于測量難以到達的環(huán)境中的電壓和溫度等輸入，例如活體組織和微流體系統(tǒng)內(nèi)部。例如，裝配有神經(jīng)傳感器的OWIC能夠通過LED閃爍編碼信號來無創(chuàng)地記錄人體中的神經(jīng)信號并傳輸其發(fā)現(xiàn)結(jié)果。

作為概念的證明，該團隊與應(yīng)用和工程物理教授，論文的合著者Chris Xu的實驗室合作，成功地將OWIC和溫度傳感器嵌入腦組織中，并無線中繼了結(jié)果。

McEuen，Molnar和Cortese成立了自己的公司OWiC Technologies，以將微傳感器商業(yè)化。一個專利申請已通過技術(shù)中心許可申請。第一個應(yīng)用程序是創(chuàng)建可附加到產(chǎn)品上以幫助識別它們的電子標簽。微型，低成本的OWIC可能會產(chǎn)生一代微傳感器，這些微傳感器在跟蹤更復雜現(xiàn)象的同時使用更少的功率。

Cortese說：“本文的電路非常簡單。但是您可以在其中一種設(shè)備上安裝數(shù)千個晶體管。這意味著您可以擴大設(shè)備可以感知的范圍，該設(shè)備如何進行通信或完成更復雜任務(wù)的能力。一個平臺，使很多人有空間開發(fā)新設(shè)備，新應(yīng)用程序?！?