Các kỹ sư của UCSD phát triển cảm biến siêu nhỏ, siêu tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị đeo

Các kỹ sư của Đại học California, San Diego (UCSD), đã công bố phát triển thành công cảm biến nhiệt độ có thể chạy được chỉ với 113 picowatts điện năng: điện năng thấp gấp 628 lần so với các cảm biến phổ biên hiện nay, chỉ vào khoảng 1 phần 10 tỷ watt. Công nghệ này có thể mở cánh cửa cho các thiết bị đeo với tuổi thọ pin vượt xa các thiết bị hiện có trên thị trường. Đồng thời công nghệ này cũng có thể áp dụng cho các hệ thống giám sát nhiệt độ cơ thể, nhà thông minh, các thiết bị Internet of Things (IoT) hay trong lĩnh vực giám sát môi trường.

Trong một nghiên cứu gần đây được xuất bản trên tạp chí Nature, Near-Zero-Power Temperature Sensing via Tunnelling Channels Through Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistors, các nhà nghiên cứu của UCSD, Hui Wang và Patrick P. Mercier đã giải thích làm thế nào mà công nghệ này có thể cho phép sản xuất những cảm biến siêu nhỏ và siêu tiết kiệm năng lượng. Mong muốn của học là là sử dụng công nghệ này để phát triển các thiết bị đeo nhỏ hơn, có thể được cung cấp năng lượng bằng cách hấp thụ năng lượng từ những nguồn cực kỳ thấp, thậm chí cả từ cơ thể và môi trường xung quanh. Điều này có thể sẽ chấm dứt việc phải sạc lại hay thay thế pin của các thiết bị.

Ngoài các thiết bị đeo, có thể nói là môi trường là lĩnh được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​cảm biến nhiệt độ siêu tiết kiệm năng lượng. Các thiết bị ngoài hiện trường, kể cả phao và các hệ thống đo nhiệt độ khác, có thể sớm hoạt động được lâu hơn. Điều này sẽ cho phép các nhà khoa học khí hậu phát triển các mạng lưới cảm biến lớn hơn và có quyền truy cập vào nhiều dữ liệu hơn bao giờ hết.

Cảm biến nhiệt độ được phát triển tại UC San Diego rất nhỏ và hiệu suất cao. Được tích hợp trong một con chip chỉ 0.15mm vuông, nó có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -20 ° C đến 40 ° C.

Để đánh đổi về mặt hiệu suất, cảm biến có thời gian đáp ứng chậm hơn so với các công nghệ hiện đang sử dụng. Tuy nhiên, với tần suất đo được một lần mỗi giây, tỷ lệ này là đủ để đo các đơn vị tương đối ổn định. Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cơ thể thường ít có dao động lớn trong một khoảng thời gian ngắn.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu của UCSD có kế hoạch nâng cao độ chính xác của cảm biến nhiệt độ. Nó cũng sẽ bắt đầu quá trình tối ưu hóa thiết kế để cho phép công nghệ của họ được sử dụng trong các thiết bị thương mại.

Nguồn: UCSD engineers develop near-zero-power sensor for ‘unawearables’