Группа американских ученых представила прототип трехслойного чипа, который получает энергию только от освещения и способен автономно определять химические вещества в среде. Разработка открывает путь к созданию устройств для Интернета вещей и удаленного мониторинга, которым не требуется замена батарей или подключение к сети.
В последние годы инженеры активно ищут способы отказаться от традиционных аккумуляторов в портативной электронике, чтобы устройства могли питаться непосредственно от возобновляемых источников — солнечного света, тепла или искусственного освещения. Ученые представили прототип интегральной схемы, которая функционирует исключительно за счет энергии окружающего света и способна одновременно проводить химический анализ среды.
Разработка представляет собой трехслойную монолитную конструкцию. Нижний слой содержит кремниевый фотоэлектрический модуль для сбора света, средний слой включает логические схемы на основе двумерных полупроводников (MoS₂ и WSe₂), а верхний оснащен графеновыми сенсорами. При контакте с жидкостью датчики меняют свои параметры, сигнал обрабатывается встроенной логикой и преобразуется в цифровой код — при этом все этапы обеспечиваются энергией, генерируемой тем же чипом.
Особенность разработки — вертикальная интеграция компонентов с межслойным расстоянием около 50 нанометров. Это позволяет минимизировать площадь устройства, сократить длину соединений и снизить потери энергии по сравнению с традиционными сборками из отдельных модулей.
Такие системы могут найти применение в удаленных и труднодоступных местах, где замена батарей или подключение к сети затруднены — например, в инфраструктурном мониторинге или некоторых медицинских сценариях. В перспективе планируется усложнение логических схем, расширение спектра датчиков, улучшение элементов энергоснабжения и добавление беспроводной связи, а также повышение технологичности процесса для перехода к серийному производству.