紧凑型光驱芯片集捕能、计算、传感于一体

美国宾夕法尼亚州立大学科学家研制出一款紧凑型芯片，它能从环境光中捕集能量，驱动片上计算，并同步感知周围化学物质。这款芯片有望带来不用充电的设备，即便身处无法更换电池，也无电源插座的环境，依然能持续不断地工作，可在环境监测、医疗保健等领域大显身手。相关论文发表于新一期《自然·电子学》杂志。     目前，笔记本电脑、智能手机和智能手表等便携电子产品大多依赖电池，需要充电。而许多未来的物联网和边缘计算系统需部署在偏远或难以触及之地，更换电池极不现实。而团队最新研制出的紧凑集成芯片，融捕能、计算和传感于“一身”。    该芯片融合了基于二硫化钼和硒化钨的两种不同类型晶体管、硅光伏模块以及石墨烯传感器。芯片由3层材料垂直堆叠而成：底层为硅光伏模块，从环境光中捕集能量；中间层是由二硫化钼晶体管和硒化钨晶体管构建的低功耗逻辑电路；顶层则是石墨烯基化学传感器。     当液体被置于石墨烯传感器上时，会改变该层的电响应。产生的电信号沿垂直互联线路向下传输至中间逻辑层，在那里被转换为数字代码。至关重要的是，整个过程由同一芯片上的光采集层供电，完全无需外接电源。     研究证明，硅、石墨烯、二硫化钼和硒化钨可在单一芯片内实现三维集成，构建自供电的传感与计算系统。该芯片是迄今已知最紧凑的光驱芯片之一，层间间距仅50纳米。未来，这一间距有望进一步缩小，从而催生更微小的环境光驱器件。