研究人员说，当涉及到微芯片时，更小更好，通过在标准化的二维微芯片制造平台上使用三维组件，开发者可以使用多达100倍的芯片空间。一个工程师团队通过增加多达三个数量级的感应来满足现代电子设备的性能需求，从而提高了其先前开发的三维电感技术的性能。
在伊利诺伊大学电气和计算机工程教授、荷隆亚克微和纳米技术实验室临时主任李秀玲领导的一项研究中，工程师们引入了一种微型芯片电感器，该电感器能够实现几十个millitesla级的磁感应强度。使用完全集成的、自滚动磁性纳米粒子填充管，该技术确保了三维空间中的冷凝磁场分布和能量存储-所有这些都保持了芯片上所需的微小足迹。这项研究的结果发表在《科学进步》杂志上。
传统的微芯片电感是相对较大的二维螺旋线，每一转线产生较强的电感。在先前的一项研究中，李的研究小组通过切换到轧制的膜范式，开发了使用二维处理的三维电感器。这种方法允许导线螺旋状地脱离平面，并由绝缘薄膜从一个转向另一个。当展开时，以前的线膜是1毫米长，但占用的空间比传统的二维电感少100倍。在这项工作中报道的线膜是1厘米长度的10倍，允许更多的转弯-和更高的电感-同时占用大约相同数量的芯片空间。
“长一点的膜，如果不加以控制，就意味着更不羁的滚动。“此前，自滚过程是在液体溶液中触发并发生的。然而，我们发现，当使用较长的膜时，允许过程发生在气相中，给了我们更好的控制，以形成更紧密、更均匀的轧辊。”
新的微芯片电感器的另一个关键发展是增加了一个固体铁芯。“最有效的电感器通常是用金属线包裹的铁芯，在电子电路中工作得很好，在电子电路中，尺寸并不是一个重要的考虑因素，”李说。“但这在微芯片层面上不起作用，也不利于自我滚动的过程，所以我们需要找到一种不同的方法。”
为了做到这一点，研究人员用一个微小的滴管将已经卷好的膜充满氧化铁纳米粒子溶液。
“我们利用毛细管压力，将溶液的液滴吸进岩心，”李说。“溶液会变干，留下铁在管内沉积。这增加了与工业标准固体核相比有利的特性，允许这些设备以更高的频率以较小的性能损失运行。
李说，虽然在早期技术上取得了重大进展，但新的微芯片电感仍然有各种各样的问题，团队正在解决。
她说：“和任何小型化的电子设备一样，最大的挑战是散热。“我们正在解决这一问题，通过与合作者合作，寻找更好地耗散感应过程中产生的热量的材料。如果处理得当，这些装置的磁感应可达数百至数千米利特斯拉，使它们在电力电子、磁共振成像和通信等广泛应用中发挥作用。
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