Η τεχνολογία που φοριέται έχει κάνει ένα γιγάντιο άλμα προς τα εμπρός, φέρνοντάς μας ένα βήμα πιο κοντά σε ένα μέλλον όπου τα ηλεκτρονικά θα είναι σχεδόν αόρατα ενσωματωμένα στο σώμα μας. Δεν μιλάμε πλέον μόνο για έξυπνα ρολόγια ή συσκευές παρακολούθησης φυσικής κατάστασης, αλλά για εξαιρετικά λεπτές ηλεκτρονικές συσκευές που προσκολλώνται απευθείας στο δέρμα. Μια ομάδα από το Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών στη Μαδρίτη, μέρος του Ισπανικού Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας (CSIC), ηγήθηκε μιας σημαντικής ανακάλυψης που επιτρέπει την οικονομική και σε μεγάλη κλίμακα κατασκευή αυτών των αισθητήρων, χρησιμοποιώντας μια έννοια που όλοι γνωρίζουμε από την παιδική μας ηλικία: τα προσωρινά τατουάζ.
Αυτό το νέο σύστημα, το οποίο περιγράφεται λεπτομερώς στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό ACS Nano, παρουσιάζεται ως η ιδανική λύση για την εξατομικευμένη ιατρική. Όντας προσαρμοστικοί και ευέλικτοι αισθητήρες , μπορούν να προσαρμοστούν σε τραχιές ή καμπύλες επιφάνειες, όπως αρθρώσεις ή βιολογικούς ιστούς, χωρίς να χάσουν καμία από την ηλεκτρική τους απόδοση. Το έργο υποστηρίζεται από μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία και υπόσχεται να εκδημοκρατικοποιήσει την πρόσβαση σε εργαλεία συνεχούς διάγνωσης χάρη στην ευκολία παραγωγής του.
Αισθητήρες που κολλάνε σαν αυτοκόλλητα νερού
Το κλειδί για αυτήν την εφεύρεση έγκειται στη χρήση εμπορικών χαρτιών μεταφοράς, των ίδιων που χρησιμοποιούνται για τα προσωρινά τατουάζ των παιδιών. Όπως εξήγησε ο Andrés Castellanos-Gómez, κύριος ερευνητής του έργου, αυτά τα χαρτιά αποτελούν πολύ ενδιαφέροντα υποστρώματα για τη σύγχρονη ηλεκτρονική , καθώς διευκολύνουν τη μεταφορά πολύπλοκων κυκλωμάτων σε απαιτητικές επιφάνειες όπως γυαλί, πλαστικό ή ακόμα και ανθρώπινο δέρμα. Όταν το χαρτί υγραίνεται, το κύκλωμα αποκολλάται και προσκολλάται με ακρίβεια στην επιθυμητή θέση.
Για να λειτουργήσουν αυτά τα τατουάζ, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υλικά van der Waals, τα οποία είναι ημιαγωγοί με μόνο δύο διαστάσεις. Το πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι επιτρέπει την κατασκευή φωτοανιχνευτών και τρανζίστορ που λειτουργούν σε χαμηλή τάση και με υψηλή ευαισθησία. Σε αντίθεση με άλλες εργαστηριακές μεθόδους που είναι αργές και ακριβές, αυτή η τεχνική εκμεταλλεύεται διασυνδεδεμένα υλικά που διατηρούν τις ιδιότητές τους ακόμα και όταν η επιφάνεια στην οποία βρίσκονται παραμορφώνεται ή κινείται συνεχώς.
Μια αποτελεσματική και επεκτάσιμη μέθοδος παραγωγής
Η πραγματική τεχνική καινοτομία προέρχεται από μια διαδικασία που κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από Ισπανούς ερευνητές και ονομάζεται μηχανική απολέπιση roll-to-roll. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί δύο αντίθετους κυλίνδρους για την επεξεργασία των υλικών σε ξηρή κατάσταση, αποφεύγοντας τη χρήση υγρών διαλυτών που συχνά υποβαθμίζουν την ποιότητα των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Είναι μια πολύ καθαρότερη και πιο αποτελεσματική εναλλακτική λύση σε σχέση με τη χημική εξάτμιση ή την παραδοσιακή εκτύπωση, οι οποίες απαιτούν εξαιρετικά δαπανηρή υποδομή που δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά όλα τα κέντρα.
Χάρη σε αυτήν τη ροή εργασίας, μπορούν να δημιουργηθούν μεγάλες ημιαγωγικές μεμβράνες, οι οποίες είναι έτοιμες για μεταφορά. Η χρήση διθειούχου μολυβδαινίου έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική σε αυτές τις συσκευές , επιτρέποντας σε θερμίστορ και άλλους αισθητήρες να μετρούν τη θερμοκρασία ή τη μυϊκή δραστηριότητα με εκπληκτική ακρίβεια. Επειδή πρόκειται για μια κλιμακούμενη διαδικασία, η μετάβαση από ένα εργαστηριακό πρωτότυπο στη βιομηχανική παραγωγή φαίνεται ολοένα και πιο επικείμενη, διευκολύνοντας την εφαρμογή της σε νοσοκομεία και αθλητικά κέντρα.
Πέρα από το δέρμα: εφαρμογές σε φυτά και υφάσματα
Ενώ οι ιατρικές εφαρμογές είναι οι πιο προφανείς, οι δυνατότητες αυτών των ηλεκτρονικών τατουάζ δεν σταματούν εκεί. Οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι αυτά τα κυκλώματα μπορούν να μεταφερθούν με επιτυχία σε φύλλα φυτών και συνθετικό δέρμα, ανοίγοντας την πόρτα σε εφαρμογές στη γεωργία και τη βιομηχανία της έξυπνης μόδας. Φανταστείτε ένα μπλουζάκι ικανό να καταγράφει τα ζωτικά σας σημάδια χωρίς την ανάγκη καλωδίων ή άκαμπτων αισθητήρων που εμποδίζουν την κίνησή σας. Αυτός ακριβώς είναι ο στόχος αυτής της ηλεκτρονικής επόμενης γενιάς.
Αυτή η τεχνολογική πλατφόρμα έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει τον τρόπο που αλληλεπιδρούμε με το περιβάλλον μας και την υγεία μας. Ο συνδυασμός προηγμένων υλικών με στρατηγικές μεταφοράς τόσο απλές όσο ένα αυτοκόλλητο έχει ως αποτέλεσμα ένα πρακτικό σύστημα υψηλής απόδοσης. Σε έναν κόσμο όπου η αμεσότητα των δεδομένων είναι το κλειδί, η ύπαρξη διακριτικών αισθητήρων που ενσωματώνονται φυσικά στο ανθρώπινο σώμα θα διευκολύνει την παρακολούθηση των χρόνιων ασθενών και θα βελτιώσει την πρόληψη των ασθενειών μέσω της συνεχούς, ανεπαίσθητης παρακολούθησης.