Um microchip com cinco milímetros quadrados, do tamanho da cabeça de um fósforo, capaz de operar diversos sistemas uteis na indústria e na medicina, foi desenvolvido em pesquisa da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP. Dotado de um conjunto de sensores e transmissores, o microchip pode ser usado para direcionar painéis fotovoltaicos, aumentando a captação da luz do sol e a produção de energia, em dispositivos implantáveis para diagnóstico de problemas gastrointestinais e na detecção de doenças. O microchip é citado no relatório de 2018 do Europractice, referência mundial na área de microeletrônica.

“O microchip é composto por diversos blocos internos, cada um deles responsável pela operação de um determinado sistema”, diz o professor João Paulo Pereira do Carmo, do Grupo de Metamateriais, Microondas e Óptica (GMETA), do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC, que coordenou a pesquisa. “Um dos blocos é um sensor que mede o ângulo de incidência da luz solar, que possibilita acompanhar o movimento do sol e direcionar painéis fotovoltaicos, aumentando a eficiência na produção de energia.”

Dispositivos médicos

Outro bloco do microchip possui um transceptor (emissor e receptor) de luz infravermelha para utilização em dispositivos médicos implantáveis. “O objetivo do transceptor é possibilitar a comunicação entre os dispositivos e equipamentos externos”, conta Pereira do Carmo. Um exemplo de aplicação são as cápsulas endoscópicas, dispositivos em forma de comprimido que fazem imagens do estômago e do intestino, transmitidas para um receptor.

“Nos últimos anos, há um interesse crescente pelas cápsulas, pois examinam todo o trato gastrointestinal de forma indolor e minimamente invasiva”, conta o professor. O transceptor, além de possuir um fotodetector, opera com taxas de transmissão de 10 megabit por segundo, não conseguidas pela transmissão de radiofrequência tradicional. “Desse modo, ele pode transmitir, no mesmo intervalo de tempo, mais imagens com a mesma resolução, ou uma quantidade menor, mas de maior resolução.”

O microchip é dotado ainda de um sistema gerador de código programável, usado para fazer transmissão de dados. “O sistema pode ser usado em aplicações diversas”, explica Pereira do Carmo, “principalmente no espalhamento de comunicações digitais, tornando a transmissão menos exposta a erros, e em plataformas de sensores químicos, projeto que atualmente está em fase final no GMETA”.

Detectando vírus

Por fim, Pereira do Carmo aponta que o microchip possui internamente um amplificador operacional. “Esse amplificador, que apresenta baixo consumo de energia, foi idealizado para sistemas de aquisição de dados”, diz. “Futuramente, caso os testes de caracterização validem as especificações, a ideia é fabricar um novo microchip reutilizando vários amplificadores para integrar todos os blocos de uma plataforma laboratorial de detecção do vírus da hepatite C, baseada no projeto de mestrado do doutorando João Paulo Campos da Costa.”

A pesquisa com o microchip na tecnologia CMOS de 0.7 micrômetros (um), da On Semiconductor (antiga Alcatel-MIETEC), coordenada pelo professor João Paulo Pereira do Carmo, contou com a participação dos alunos de pós-graduação em engenharia elétrica da EESC, João Paulo de Campos da Costa, Rodrigo Henrique Gounella e Tiago Matheus Nordi. As pesquisas do grupo contam com o financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

O microchip é mencionado no relatório de 2018 do Europractice, serviço de prototipagem de projetos científicos do Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC), um dos principais centros de pesquisa internacionais em microeletrônica. “Os estudos do GMETA já contam com reconhecimento internacional há alguns anos. Em 2017, outro microchip produzido pelo grupo foi contemplado pelo relatório do Europratice”, destaca o professor. “A ideia é prosseguir com as pesquisas na área de engenharia elétrica, atraindo alunos de iniciação cientifica, trabalhos de conclusão de curso e pós-graduação, e pesquisadores de pós-doutorado”.

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