Oggi, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno progettato un metodo per l'innesto di dispositivi elettronici su scala nanometrica su microparticelle galleggianti per il monitoraggio, dai gas in vari ambienti ai meccanismi interni del sistema digestivo umano.
La scorsa settimana all'American Chemical Society National Conference ed Exposition, Michael Stella, professore di ingegneria chimica presso il Massachusetts Institute of Technology e ricercatore Volodymyr Korman del team di ricerca li ha introdotti all'utilizzo delle forze di van der Waals (atomico e molecolare La formazione di un legame tra di loro, la forza che li avvicina, consente all'elettronica di materiali bidimensionali (2D) di aderire alle particelle fluttuanti.
Strano e Coman hanno utilizzato materiali bidimensionali, disolfuro di molibdeno e diseleniuro di tungsteno (un materiale di dichalcogenuro di metallo di transizione) per fabbricare tre dispositivi elettronici discreti: una fonte di energia in grado di convertire la luce in corrente elettrica, in grado di rilevare molecole Sensori e dispositivi di memoria in grado di recuperare i dati raccolti dai sensori.
Per potere, i ricercatori bisolfuro di molibdeno e tungsteno diseleniuro combinano per formare un fotodiodo pn eterogiunzione. Questa configurazione è celle solari comune giunzione pn, diodi luminosi, laser e fotorivelatori attrezzature sezioni principali.
Nell'interpretare il dispositivo come convertire la luce in carica elettrica, Coleman detto: "molibdeno disolfuro viene ossidato durante il processo di fabbricazione di uno strato sottile di ossido di materiale avente la capacità di immagazzinare carica, quando viene applicata la tensione di soglia, bisolfuro intrappolati carica molibdeno e. adottano il cambio di resistenza, il passaggio ad uno stato diverso '.
Il dispositivo sensore dimostra la forza dei materiali 2D perché la loro magrezza atomica è altamente sensibile ai cambiamenti nella loro resistenza.In questo caso, i ricercatori hanno usato un singolo strato di disolfuro di molibdeno per creare una sostanza chimica in cui la resistenza del materiale Cambia con la presenza di molecole.
L'ultimo componente elettronico, un dispositivo di memoria, non è stato sempre dimostrato di essere facilmente fabbricato con materiali 2D, ma all'inizio di quest'anno, i ricercatori dell'Università del Texas ad Austin hanno scoperto un metodo che passa strato atomico intramezzato tra lo spessore dello strato del disolfuro di molibdeno per preparare il dispositivo di memoria, avente un dispositivo di memoria e ha scoperto che il valore della resistenza risultante. squadra MIT ha sviluppato un dispositivo è la struttura di base di atomi tra due elettrodi interposizione di uno strato di molibdeno disolfuro Strato: uno dei due elettrodi è in argento e l'altro in oro. Secondo Coleman, il dispositivo di memoria è stato modellato sulla base di una ricerca pubblicata su Nature Materials nel 2015.
Secondo Coleman, i tre dispositivi sono tutti indipendenti, ma sono tutti integrati in un unico chip. "La modularizzazione è l'obiettivo dei nostri sforzi in modo che possiamo scambiare, aumentare e diminuire ogni componente."
Dopo che l'elettronica è pronta, il team ha bisogno di trovare le microparticelle perfette e attaccare i loro componenti elettronici 2D su di esse, posizionate su particelle di dimensioni micron denominate SU-8. La caratteristica chiave della particella è che si tratta di un colloide. Le particelle possono essere sospese in sospensione.
I ricercatori hanno scoperto che potevano spingere le particelle con dispositivi nanoelettronici operante in forma di aerosol, distanza da percorrere particelle fino a un metro di esperimenti di fisica, i ricercatori avanzeranno loro micro-robot gasdotto simulazione per rilevare carbonio particelle o composti organici volatili.
Dopo il micro robot per terminare lungo il tubo del gas di raccogliere, hanno aggiunto ai ricercatori di piccoli specchi, micro robot per vedere attraverso la loro luce riflettente. Microrobot avere una connessione di metallo, una volta raccolto dopo il download possibile informazioni memorizzate.
Anche se il gasdotto di simulazione è il primo test, ma i ricercatori stanno anche studiando il potenziale di questi dispositivi come un monitor di sistema digestivo umano.
Secondo Coleman, l'obiettivo del lavoro futuro sarà ampliare la libreria di componenti elettronici che possono essere integrati nel chip.
Ha aggiunto: "Applicheremo queste diverse macchine a diverse applicazioni, come il sistema digestivo umano, il monitoraggio di vaste aree, il monitoraggio esteso delle condotte e l'esplorazione geologica".