Nosivi senzor šalje informacije bez čipa i baterije
Uređaj osjeća i bežično šalje signale o pulsu, znoju i izloženosti ultraljubičastom zračenju
Većina današnjih bežičnih senzora komunicira putem ugrađenih Bluetooth čipova koji se sami napajaju malim baterijama. Ali ovi konvencionalni čipovi i izvori energije vjerojatno će biti preglomazni za senzore sljedeće generacije, koji poprimaju manje, tanje i fleksibilnije oblike.
Galijev nitrid i zlato
No, sad su inženjeri MIT-a osmislili novu vrstu nosivog senzora koji komunicira bežično bez potrebe za ugrađenim čipovima ili baterijama. Njihov dizajn, detaljno opisan u časopisu Science, otvara put prema bežičnim senzorima bez čipova.
Istraživači su proizveli čiste, monokristalne uzorke galijevog nitrida koje su uparili s vodljivim slojem zlata kako bi pojačali svaki dolazni ili odlazni električni signal. Uređaj je dovoljno osjetljiv da vibrira kao odgovor na otkucaje srca osobe ili sol u znoju, a vibracije materijala generiraju električni signal koji je mogao očitati obližnji prijemnik. Tako uređaj bežično prenosi senzorske informacije, bez potrebe za čipom ili baterijom.
Daljinska epilaksija
"Čipovi zahtijevaju mnogo energije, ali naš bi uređaj mogao učiniti sustav vrlo laganim bez čipova koji su gladni energije", kažu istraživači. "Mogli biste ga staviti na tijelo poput zavoja, upariti s bežičnim čitačem na mobitelu i bežično pratiti svoj puls, znoj i druge biološke signale."
Istraživači su prethodno razvili tehniku "daljinske epitaksije" (remote epitaxy), koju su upotrijebili za brzo uzgoj i odvajanje ultratankih, visokokvalitetnih poluvodiča iz pločica presvučenih grafenom. Koristeći ovu tehniku, proizveli su i istražili različite fleksibilne, višenamjenske elektroničke filmove.
Električni signali
U novoj studiji inženjeri su upotrijebili istu tehniku za uklanjanje ultratankih monokristalnih filmova galijevog nitrida koji je u svom čistom obliku vrlo osjetljiv piezoelektrični materijal. Pretpostavili su da bi senzor na bazi galijevog nitrida, pričvršćen na kožu, imao vlastitu inherentnu, "rezonantnu" vibraciju ili frekvenciju koju bi piezoelektrični materijal istovremeno pretvorio u električni signal, čiju bi frekvenciju bežični prijamnik mogao registrirati.
Svaka promjena stanja kože, poput ubrzanog otkucaja srca, utjecala bi na mehaničke vibracije senzora i električni signal koji on automatski šalje prijemniku.
Svestrana platforma
Istraživači su izradili tanki sloj od čistog, visokokvalitetnog galijevog nitrida i uparili ga sa slojem zlata kako bi pojačali električni signal. Galijev nitrid i zlato debljine su samo 250 nanometara i stotinjak su puta tanji od širine ljudske vlasi.
Ovo je, smatraju istraživači, prvi korak prema bežičnim senzorima bez čipova, a postojeći uređaj vide kao prilično svestranu platformu koja bi se mogla upariti s drugim selektivnim membranama za praćenje drugih vitalnih biomarkera.
