Investigadores de Penn State han desarrollado un chip 3D monolítico que funciona completamente con luz ambiental sin utilizar batería. El circuito integrado es capaz de realizar cálculos y detectar productos químicos mientras aprovecha la energía solar, minimizando la necesidad de reemplazos frecuentes de baterías en ubicaciones remotas.
El chip presenta un diseño que apila energía fotovoltaica de silicio, lógica complementaria MoS₂/WSe₂ y sensores químicos de grafeno a una distancia de aproximadamente 50 nanómetros entre sí. Esta disposición compacta reduce los requisitos de área de la placa, las pérdidas de cableado y la latencia asociadas con los sistemas tradicionales alimentados por baterías.
Los ingenieros buscan cada vez más dispositivos electrónicos sin baterías que utilicen energía renovable para abordar las demandas del Internet de las cosas (IoT) duradero y los sistemas informáticos de vanguardia. Saptarshi Das, uno de los autores de la investigación, afirmó: «Demostramos que materiales heterogéneos (silicio, grafeno, MoS₂ y WSe₂) pueden integrarse monolíticamente en tres dimensiones para crear un sistema informático y de detección autoalimentado».
Los sensores de grafeno detectan líquidos y envían señales eléctricas a la capa lógica, donde se procesan los datos. El módulo fotovoltaico de silicio en la parte inferior convierte la luz ambiental en electricidad para alimentar el dispositivo. Este enfoque omite significativamente partes de la arquitectura de dispositivos tradicional.
El desarrollo no sólo demuestra las capacidades de un chip compacto sin batería, sino que también abre la puerta a circuitos 2D más grandes que podrían incorporar principios de diseño similares. Las aplicaciones futuras pueden centrarse en alimentar sistemas de IoT en lugares donde el acceso a la batería para el mantenimiento es complicado.
