Công nghệ mới biến da tay thành màn hình cảm ứng

Công nghệ mang đến cho chúng ta rất nhiều lợi ích nhưng cũng không kém phiền phức. Bạn có nhận thấy rằng túi quần mình ngày càng nặng trĩu bởi phải chứa những chiếc smartphone cỡ lớn? Hay thật là tai hại nếu chẳng may bạn đánh rơi điện thoại trong khi đang chạy bộ? Nếu có thể biến một phần trên cơ thể thành một chiếc điện thoại với màn hình chính là cánh tay thì sẽ giải quyết được phiền phức trên. Điều này nghe có vẻ điên rồ nhưng lại hứa hẹn sẽ sớm có mặt trong vài năm tới.

Một ngày nào đó, da điện tử nhân tạo (e-skin) sẽ có thể làm được điều trên. Các nhà nghiên cứu đang phát triển các mạch điện tử dẻo, có khả năng uốn cong và thậm chí là có thể kéo dãn để dán trên da người. Điều này có nghĩa là da bạn có thể được biến thành một màn hình cảm ứng.

Phiên bản đơn giản nhất của công nghệ này chính là một hình xăm điện tử. Vào năm 2004, các nhà nghiên cứu ở Mỹ và Nhật Bản đã công bố loại mạch cảm biến áp suất được làm từ dải silicon mỏng kéo dài có thể được dán vào cẳng tay. Nhưng vật liệu vô cơ như silicon rất cứng trong khi da người thì có khả năng co dãn rất linh hoạt. Vì thế, các nhà nghiên cứu đang tìm cách tạo ra các bản mạch điện tử làm từ vật liệu hữu cơ (thường là các loại nhựa đặc biệt hoặc một dạng carbon giống như graphene dẫn điện) làm chất nền cho da điện tử.

Da điện tử bao gồm một ma trận tổ hợp nhiều thành phần khác nhau như chất bán dẫn linh hoạt, đèn LED hữu cơ, cảm biến và các tế bào quang điện hữu cơ, được kết nối với nhau bằng dây căng hoặc dây có tính dẫn truyền linh hoạt. Những thiết bị này thường được tạo thành từ các lớp vật liệu rất mỏng bằng cách phun lên hoặc cho ngưng tụ vào một lớp nền linh hoạt, tạo thành một bản mạch điện tử lớn với kích thước lên tới vài chục cm2 ở dạng giống như da người.

_______

Trong vài năm trở lại đây, các nhà khoa học đã nỗ lực tạo ra công nghệ này để ứng dụng nó trên robot với mong muốn sẽ giúp chúng có khả năng cảm nhận như con người. Chúng ta đã có các thiết bị da điện tử cho phép phát hiện các đối tượng ở gần, đo nhiệt độ hay đo áp suất. Điều đó giúp robot hoạt động an toàn hơn bởi khi đó, chúng sẽ ý thức được mọi thứ xung quanh mình. Nhưng nếu được tích hợp với công nghệ mang mặc thì chúng có thể làm được giống như con người, chẳng hạn như phát hiện được các chuyển động nguy hiểm trong thể thao.

Công nghệ này cũng đã dẫn đến việc tạo ra loại màn hình có thể uống cong, và đã có ít nhất một công ty hy vọng rằng có thể biến da tay thành màn hình cảm ứng hay thành máy chiếu mini.

_______

Nhưng liệu một ngày nào đó, chúng ta có thể ứng dụng công nghệ này trực tiếp lên cơ thể người và làm thế nào để cơ thể vẫn hoạt động bình thường? Vấn đề với các thiết bị điện tử hữu cơ ở thời điểm hiện tại là chúng không hoàn toàn đáng tin cậy và cho hiệu suất điện tử khá thấp.

Cũng giống như da thật thì da điện tử cũng sẽ có nếp nhăn. Điều này khiến cho các lớp da bị bong ra và làm hỏng mạch điện tử. Thêm vào đó, các nguyên tử trong vật liệu hữu cơ được sắp xếp hỗn loạn hơn nhiều so với vật liệu vô cơ được sử dụng trong các thiết bị điện tử truyền thống. Các electron trong vật liệu vô cơ di chuyển chậm hơn 1.000 lần so với vật liệu hữu cơ. Chính vì thế mà các thiết bị được làm từ vật liệu vô cơ sẽ hoạt động chậm hơn và không dễ xử lý bằng nhiệt.

Một vấn đề khác cũng làm đau đầu các nhà khoa học đó là làm sao để có thể tích hợp da điện tử trên cơ thể con người mà không gây ra bất cứ vấn đề thích ứng nào trong khi vẫn có thể giao tiếp được với hệ thống thần kinh. Vật liệu hữu cơ là dựa trên carbon (giống như cơ thể của chúng ta), vì thế, một số giác quan có khả năng tương tích sinh học với cơ thể nhưng cũng có nhiều giác quan sẽ bị đào thải. Bên cạnh đó, các hạt carbon có thể đi qua các tế bào cơ thể một cách dễ dàng và có thể làm viêm nhiễm hoặc thậm chí là tạo ra phản ứng miễn dịch, dẫn đến sự hình thành các khối u.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng đã có những thành công khi kết nối thiết bị điện tử với hệ thống thần kinh. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Osaka đang đi đầu trong việc nghiên cứu, phát triển mô cấy ghép não từ các màng bán dẫn hữu cơ mỏng có thể được kích hoạt nhờ vào ý nghĩ. Họ gặp phải khó khăn đó là phương pháp tiếp cận này có thể dẫn đến nhiều vấn đề khác, đặc biệt là khi công nghệ này được thử nghiệm trên con người.

Trong những năm tới, chúng ta có thể được thấy các thiết bị da điện tử nguyên mẫu dưới hình dạng các cảm biến có thể mặc trên cơ thể người và còn có khả năng thu nạp năng lượng từ chuyển động của cơ thể. Việc tạo ra các mạch điện tử như vậy sẽ phức tạp hơn và tốn thời gian hơn so với các mạch điện tử có trong điện thoại thông minh.

Một câu hỏi lớn được đặt ra nhưng vẫn chưa có lời giải đáp đó là sẽ có bao nhiêu người chấp nhận cấy ghép mạch điện tử vĩnh viễn hoặc bán vĩnh viễn? Và bạn có sẵn sàng để trở thành một cyborg* hay không?

*Cyborg là cụm từ để chỉ những sinh vật tồn tại cả hai phần sinh học và nhân tạo và với tiến bộ của khoa học hiện đại thì việc chúng ta sẽ sống chung với những người lai cơ khí này không còn xa.