Pesquisadores da Penn State desenvolveram um chip 3D monolítico que opera inteiramente com luz ambiente sem usar bateria. O circuito integrado é capaz de realizar cálculos e detectar produtos químicos enquanto aproveita a energia solar, minimizando a necessidade de substituições frequentes de baterias em locais remotos.
O chip apresenta um design que empilha painéis fotovoltaicos de silício, lógica complementar MoS₂/WSe₂ e sensores químicos de grafeno a aproximadamente 50 nanômetros um do outro. Esse arranjo compacto reduz os requisitos de área da placa, as perdas na fiação e a latência associada aos sistemas tradicionais alimentados por bateria.
Os engenheiros buscam cada vez mais eletrônicos sem bateria que utilizem energia renovável para atender às demandas de longa duração da Internet das Coisas (IoT) e dos sistemas de computação de ponta. Saptarshi Das, um dos autores da pesquisa, afirmou: “Mostramos que materiais heterogêneos – silício, grafeno, MoS₂ e WSe₂ – podem ser integrados monoliticamente em três dimensões para criar um sistema de detecção e computação autoalimentado.”
Os sensores de grafeno detectam líquidos e enviam sinais elétricos para a camada lógica, onde os dados são processados. O módulo fotovoltaico de silício na parte inferior converte a luz ambiente em eletricidade para alimentar o dispositivo. Essa abordagem ignora significativamente partes da arquitetura tradicional de dispositivos.
O desenvolvimento não apenas demonstra as capacidades de um chip compacto sem bateria, mas também abre a porta para circuitos 2D maiores que poderiam incorporar princípios de design semelhantes. As aplicações futuras podem centrar-se na alimentação de sistemas IoT em locais onde o acesso à bateria para manutenção é um desafio.
