Επιστήμονες δημιούργησαν νανοτατουάζ απο γραφένιο με βιοαισθητήρα ραδιοσυχνοτήτων (RF)

Επιστήμονες δημιούργησαν νανοτατουάζ απο γραφένιο με βιοαισθητήρα ραδιοσυχνοτήτων (RF)

Ερευνητές σε δύο ιδρύματα στην Κωνσταντινούπολη δημιούργησαν τα νέα νανοτατουάζ ικανά για παθητικές ασύρματες επικοινωνίες με συσκευές, χωρίς την ανάγκη εξωτερικών πηγών ενέργειας όπως οι μπαταρίες. Η ανακάλυψη αυτή ισχυρίζονται πως θα μπορούσε να οδηγήσει σε πολυάριθμες τεχνολογίες βιοανίχνευσης που μέχρι τώρα παρεμποδίζονταν απο εξωτερικές πηγές ενέργειας ή ενσύρματες επικοινωνίες.

Τα τατουάζ με αισθητήρα νανοτατουάζ (BNTS) αναπτύχθηκαν από την Kristen D. Belcastro, λέκτορα στο Πανεπιστήμιο Yeditepe στην Κωνσταντινούπολη και τον Onur Ergen, αντιπρόεδρο έρευνας και ανάπτυξης στο τμήμα ηλεκτρονικής και επικοινωνίας του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Κωνσταντινούπολης.

Τα τατουάζ αποτελούνται από δύο μελάνια – ένα μελάνι οξειδίου του ψευδαργύρου που περιέχει ενσωματωμένα νανοκαλώδια πάνω σε ένα αγώγιμο μελάνι αερογέλης γραφενίου. Τα δύο μελάνια βάφονται ταυτόχρονα στο δέρμα μέσω ξεχωριστών βελόνων. Ο Ergen λέει ότι τα δύο μελάνια συνδέονται κατά την επαφή.

Οι ασύρματες επικοινωνίες των συσκευών βασίζονται στη δημιουργία ηλεκτρικών σημάτων από πιεζοηλεκτρική δραστηριότητα, η οποία καθίσταται δυνατή καθώς τα τατουάζ αλλάζουν σχήμα, γεγονός που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η υποδομή ασύρματης δικτύωσης των τατουάζ χρησιμοποιείται απο ένα smartphone για να στέλνει σήματα στο τατουάζ και να λαμβάνει δεδομένα, με ένα ευρυζωνικό μόντεμ ως βοηθητική συσκευή. Στην εργασία των ερευνητών που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο IEEE Electron Device Letters, το σύστημα ανέλυσε το εύρος των δυνατοτήτων. Ωστόσο, ο Ergen δήλωσε ότι υπάρχουν πολλές περισσότερες περιπτώσεις χρήσης που διερευνούν.

Μια κοντινή φωτογραφία του καρπού ενός ατόμου, με μια σπείρα ασπρόμαυρου μελανιού στην κορυφή.

Το μελάνι που χρησιμοποιείται για τα νανοτατουάζ είναι στην πραγματικότητα δύο μελάνια σε ένα – ένα στρώμα περιέχει γραφένιο [μαύρο] και ένα στρώμα ενσωματωμένα νανοκαλώδια [λευκό].

“Όταν το Τατουάζ λαμβάνει τα σήματα ραδιοσυχνοτήτων (RF), αντανακλά μερικά από τα σήματα για να δημιουργήσει μια ανοδική σύνδεση με τον κάτοχο του smartphone, ενώ το smartphone δημιουργεί μια κατερχόμενη σύνδεση με το τατουάζ”, έγραψαν οι ερευνητές στην εργασία τους.

«Από αυτές τις συνδέσεις επικοινωνίας, το έξυπνο τηλέφωνο μπορεί να παρακολουθεί συνεχώς τον αισθητήρα νανοτατουάζ και να επεξεργάζεται τις πληροφορίες χρησιμοποιώντας αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης».

Ο Ergen λέει ότι αυτή η προσέγγιση επικοινωνιών, που ονομάζεται οπισθοσκέδαση περιβάλλοντος, είναι παρόμοια με τα τσιπάκια κάτω απο το δέρμα, αλλά δεν βασίζεται σε περιορισμένο αριθμό επιτρεπόμενων συχνοτήτων. Οι ερευνητές έλαβαν με επιτυχία πληροφορίες από τα τατουάζ χρησιμοποιώντας ένα ευρυζωνικό μόντεμ στα 900 megahertz και 2,45 gigahertz.

Ο Dmitry Kireev, ένας εισερχόμενος επίκουρος καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης-Amherst. Ως μεταδιδακτορικός ερευνητικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, ο Kireev συνδημιούργησε ένα τατουάζ γραφενίου που μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια την αρτηριακή πίεση. Ωστόσο, ο Kireev δήλωσε ότι οι ενσύρματες συνδέσεις που απαιτούν σήμερα τα τατουάζ αποτελούν σημαντικό εμπόδιο για τη δημιουργία μιας πραγματικά βολικής συσκευής.

«Η πρόκληση με αυτά τα τατουάζ είναι η διασύνδεση», λέει ο Kireev, «και αν υπάρχει μια προσέγγιση για να γίνει αυτή η επικοινωνία εντελώς ασύρματα, θα ήταν μια πολύ ενδιαφέρουσα ιδέα».

Ο Kireev λέει επίσης ότι η νέα πολυεπίπεδη συσκευή μπορεί να βοηθήσει στην προώθηση του σώματος της έρευνας επικοινωνιών γύρω από τους βιοαισθητήρες γραφενίου, οι οποίοι είναι εξαιρετικά δημοφιλείς στα εργαστήρια.

«Το γραφένιο κάνει μια τρομερή δουλειά», λέει. «Είναι ένα στρώμα – όχι αρκετά αγώγιμο. Θα μπορούσατε να κάνετε μια παχύτερη έκδοση, δεκάδες στρώματα ή εκατοντάδες στρώματα, αλλά τότε δεν θα είναι πια γραφένιο. Αλλά ένα είδος γραφίτη».

Περισσότερες δυνατότητες υγειονομικής περίθαλψης και πέρα από αυτές

Ο Ergen λέει ότι η έρευνά του για τα τατουάζ επεκτείνεται και σε άλλες πτυχές της υγειονομικής περίθαλψης. Μια τρέχουσα έρευνα εξετάζει πώς να χρησιμοποιήσουν τα τατουάζ ως ασύρματους αισθητήρες EEG. Και, αν αυτή η έκδοση καταφέρει να χρησιμοποιεί την κίνηση ενός μέρους του σώματος για να παράγει την ενέργεια που απαιτείται για τη λήψη ενός σήματος στο περιβάλλον, ο Ergen λέει ότι πολλές ακόμα πτυχές θα μπορούσαν να λειτουργήσουν. Για παράδειγμα, ο Ergen και άλλοι ερευνητές έχουν διερευνήσει στο παρελθόν τη χρήση αισθητήρων ιδρώτα για τη συλλογή δεδομένων.

“Ωστόσο, η πρόσφατη εργασία μας, η οποία δεν έχει δημοσιευθεί ακόμα, επιτρέπει την ανάλυση του ιδρώτα και του σάλιου χωρίς την ανάγκη μπαταρίας, χρησιμοποιώντας τεχνολογία οπισθοσκέδασης”, λέει. «Αναμένουμε να δημοσιεύσουμε αυτό το έργο μέσα στους επόμενους μήνες».

Οι συσκευές βιοανίχνευσης είναι μόνο ένα μέρος ενός μεγαλύτερου ερευνητικού χαρτοφυλακίου που επεκτείνεται πολύ πέρα από την υγειονομική περίθαλψη για τον Ergen, ο οποίος έλαβε πρόσφατα επιχορήγηση 1,4 εκατομμυρίων ευρώ από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας για να διερευνήσει τον επανασχεδιασμό μπαταριών μέσω κβαντικής μηχανικής ηλεκτρονίων.

“Οποιαδήποτε επιφάνεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό, δεν περιορίζεται μόνο στο ανθρώπινο σώμα”, λέει ο Ergen. “Μπορείτε να το βάλετε οπουδήποτε – αυτοκίνητα, για παράδειγμα, σε μέρη που είναι αδύνατο να φτάσετε για σημαδούρες. Όλα τα καινούργια αυτοκίνητα θα διαθέτουν ασύρματα δίκτυα. Εάν το βάλετε για παράδειγμα στην καρέκλα σας με τον αισθητήρα μας, μπορείτε να λαμβάνετε συνεχώς πληροφορίες σχετικά με τη θέση καθίσματός σας. Μπορείτε να προβλέψετε αν ένα μέρος μπορεί να σπάσει επειδή αρχίζει να σας δίνει ένα περίεργο σήμα.

Δείτε ακόμα: Έρχεται: Ποιο θα είναι το νέο χρήμα CBDC και πως θα επηρεάσει τις ζωές μας (βίντεο)

Discover more from

Subscribe now to keep reading and get access to the full archive.

Continue reading