Ελαστικά και διαλυτά στο νερό κυκλώματα!

Ελαστικά και διαλυτά στο νερό κυκλώματα!

Οι ηλεκτρονικές συσκευές έχουν συνήθως εξαρτήματα με ορθές γωνίες, ευθείες γραμμές και επίπεδα άκαμπτα ολοκληρωμένα κυκλώματα πυριτίου. Στο κοντινό μέλλον αυτή η εικόνα ίσως αλλάξει κατά ένα μέρος, καθώς ήδη δοκιμάζονται ηλεκτρονικά κυκλώματα, που μπορούν να λυγίσουν και να τεντωθούν χωρίς να σπάσουν. Τα κυκλώματα αυτά που προορίζονται κυρίως για ιατρική χρήση, ξεκινώντας από ηλεκτρονικά θερμόμετρα μέχρι βιοδιασπώμενους αισθητήρες που διαλύονται όταν τερματιστεί ο χρόνος ωφέλιμης ζωής τους, έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς πρόβλημα, στις μαλακές, υγρές συνθήκες του ζωντανού κόσμου.

Αρκετές ερευνητικές ομάδες προσπαθούν, τα τελευταία χρόνια, να κατασκευάσουν τέτοια κυκλώματα από γραφένιο, δηλαδή μονοατομικού πάχους φύλλα καθαρού άνθρακα, όμως προόδους κάνουν και ομάδες, όπως αυτή στο πανεπιστήμιο του Ιλινόι στις ΗΠΑ, που δουλεύουν με το κλασικό υλικό της ηλεκτρονικής, το πυρίτιο. Αντί να κατασκευάζουν τρανζίστορ πάνω στις συμβατικές άκαμπτες πλάκες πυριτίου, τεμαχίζουν το πυριτικό υπόβαθρο σε λεπτά φύλλα, πολλές φορές λεπτότερα από το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Σε αυτήν την κλίμακα, το πυρίτιο από εύθραυστο γίνεται ελαστικό και εύκαμπτο.

Αναπτύσσονται αισθητήρες σε μορφή μεμβράνης, που μπορεί να καλύψει τις καμπύλες των ελίκων του εγκεφαλικού φλοιού ή την επιφάνεια της καρδιάς, για να διαγνώσει έγκαιρα πρώιμες ενδείξεις επερχόμενων επιληπτικών κρίσεων ή καρδιακών αρρυθμιών. Δε λείπουν και οι μη ιατρικές εφαρμογές, όπως η ανάπτυξη φωτοβολταϊκών σε μορφή φιλμ ή ακόμα η εκτύπωση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων πάνω σε πλαστικό ή ύφασμα.

Αυτά - και άλλα πολλά - μπορεί να κάνει η επιστήμη και η τεχνολογία σήμερα, για να βελτιώσει τη ζωή των ανθρώπων. Εμποδίζεται, όμως, από τις καπιταλιστικές κοινωνικές και παραγωγικές σχέσεις, που όχι μόνο δεν επιτρέπουν τα τεχνολογικά θαύματα να αξιοποιηθούν για να ζουν όλοι οι άνθρωποι πιο υγιείς, καλύπτοντας παράλληλα τις σύγχρονες ανάγκες της ζωής, αλλά ρίχνουν στον καιάδα της ανύπαρκτης περίθαλψης τους ανασφάλιστους και της υποβαθμισμένης τους ασφαλισμένους, κάνουν μακρινό όνειρο όχι μόνο την πρόσβαση στα σύγχρονα τεχνολογικά μέσα, αλλά για πολλούς ακόμα και την πρόσβαση σε στοιχειώδεις τεχνολογίες, όπως ο ηλεκτρισμός...

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Discover»

    

Δεύτερο δέρμα

Συνήθως οι συσκευές που παρακολουθούν και καταγράφουν τις συσπάσεις του δέρματος και άλλες βιολογικές δραστηριότητες είναι τόσο ογκώδεις που είναι πρακτικά αδύνατο να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε αλλού πέρα από τα νοσοκομεία και τα εργαστήρια. Αυτή η πραγματικότητα θα αλλάξει ριζικά αν αποδειχτεί στην πράξη η λειτουργικότητα και πρακτικότητα των κυκλωμάτων που τυπώνονται απευθείας πάνω στο δέρμα για να παρακολουθούν ευρύ φάσμα βιολογικών παραμέτρων, όπως οι καρδιακοί παλμοί, η θερμοκρασία του δέρματος, η μυϊκή δραστηριότητα και η ενυδάτωση.

Στην πρώτη εκδοχή τους αυτά τα κυκλώματα κατασκευάστηκαν πάνω σε ένα λεπτό πλαστικό υμένα και εφαρμόζονταν σαν προσωρινό τατουάζ, αλλά δεν άντεχαν πάνω από μια - δυο μέρες. Στην τρέχουσα εκδοχή τους, τα κυκλώματα τυπώνονται κατευθείαν πάνω στο δέρμα και μονώνονται με την εφαρμογή ενός ειδικού σπρέι, που λειτουργεί και ως στερεωτικό. Η όλη συσκευή εφαρμόζει τόσο καλά που μπορεί να «φορεθεί» μέχρι και για δύο βδομάδες, πριν ξεπλυθεί από την εφίδρωση και την ατομική υγιεινή. Επιπλέον, περνάει σχεδόν απαρατήρητη και γι' αυτό μπορεί να τη φέρει κανείς ακόμα και στο δέρμα του λαιμού του.

Η αύξηση της ενυδάτωσης του οργανισμού (που συνάγεται έμμεσα από την αλλαγή της ηλεκτρικής ή της θερμικής αγωγιμότητας του δέρματος) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένδειξη κατακράτησης υγρών που σχετίζονται με καρδιαγγειακά προβλήματα. Η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τον ηλεκτρικό ερεθισμό των μυών στο πλαίσιο μιας φυσικοθεραπευτικής αγωγής, ενώ θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και για τη στενή παρακολούθηση της υγείας νεογνών. Παράλυτοι και άνθρωποι με σοβαρά κινητικά προβλήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το «δεύτερο δέρμα» ως συσκευή διασύνδεσης για να δίνουν εντολές σε ηλεκτρικά συστήματα υποβοήθησης.

    

Απλώς προσθέστε νερό...

Συνήθως οι ηλεκτρονικές συσκευές που προορίζονται για υγρά περιβάλλοντα κατασκευάζονται ώστε να αντέχουν την υγρασία. Κάποιοι ερευνητές επέλεξαν να φτιάξουν κυκλώματα που κάνουν το ακριβώς αντίθετο: μετά από μερικά λεπτά, ώρες, ημέρες ή βδομάδες, διαλύονται εντελώς χωρίς να αφήσουν ίχνος. Τέτοια «μεταβατικά» ηλεκτρονικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο και την αποτροπή μετεγχειρητικών μολύνσεων, αλλά και εκτός ιατρικής για τον έλεγχο της ρύπανσης από πετρέλαιο ή χημικές ουσίες, χωρίς τα ίδια να αποτελούν περιβαλλοντικούς ρύπους. Είναι μάλλον βέβαιο ότι πριν βρουν τέτοιες χρήσεις θα χρησιμοποιηθούν από το στρατό και τις μυστικές υπηρεσίες για τη συλλογή πληροφοριών χωρίς να απομένουν αποδεικτικά στοιχεία σχετικά με την παρακολούθηση.

Τα κυκλώματα αυτά κατασκευάζονται πάνω σε φιλμ φτιαγμένο από μετάξι, που είναι εύκαμπτο, αλλά και υδατοδιαλυτό. Αντί για χαλκό ή αλουμίνιο για την κατασκευή των ηλεκτρικών αγωγών χρησιμοποιούν μαγνήσιο, ένα πολύ αγώγιμο υλικό, διαλυτό στο νερό και μη τοξικό για τον ανθρώπινο οργανισμό σε μικρές ποσότητες. Τα τρανζίστορ φτιάχνονται πάνω σε πολύ λεπτά φύλλα πυριτίου, πάχους μόλις 50 νανόμετρων (δισεκατομμυριοστών) του μέτρου, έτσι που κι αυτά να διαλύονται σε μια ή δυο βδομάδες. Η συσκευή προστατεύεται μέσα σε ένα λεπτό μονωτικό κέλυφος οξειδίου του μαγνησίου (χρησιμοποιείται και σε φάρμακα για τις καούρες), με αποτέλεσμα το ηλεκτρονικό κύκλωμα να μπορεί κανείς να το καταπιεί χωρίς κίνδυνο για την υγεία του. Το πάχος του κελύφους από οξείδιο του μαγνησίου είναι εκείνο που προσδιορίζει το χρόνο ζωής της συσκευής μέσα στο σώμα. Σε μια δοκιμή ένα τέτοιο κύκλωμα χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή θερμότητας μέσα στο τραύμα, ώστε να σκοτωθούν τα παθογόνα βακτήρια χωρίς να χρησιμοποιηθούν αντιβιοτικά.

    

Με τη ματιά των εντόμων

Τα έντομα, παρά το μικρό μέγεθός τους, έχουν ευρύ πεδίο όρασης και ιδιαίτερη ικανότητα να ανιχνεύουν την κίνηση, χαρακτηριστικά που οφείλονται στα σύνθετα μάτια που διαθέτουν και απορροφούν την οπτική πληροφορία μέσα από εκατοντάδες ή χιλιάδες οπτικούς υποδοχείς, που ονομάζονται ομματίδια και καλύπτουν την κυρτή επιφάνεια των ματιών τους. Οσο περισσότεροι είναι οι υποδοχείς αυτοί, τόσο περισσότερες πληροφορίες μπορεί να συνδυάσει ο εγκέφαλος και τόσο πιο οξεία είναι η όραση του εντόμου.

Επιστήμονες κατασκεύασαν οπτικό ανιχνευτή κατά τα πρότυπα των ματιών των εντόμων. Αντί να συγκεντρώσουν το φως με ένα φακό, όπως γίνεται συνήθως, έφτιαξαν μια κάμερα με δεκάδες μικρούς φακούς, που ο καθένας συνδέεται με διαφορετικό φωτοανιχνευτή. Η ιδιαιτερότητα της κατασκευής είναι ότι «βλέπει» ταυτόχρονα προς όλες τις κατευθύνσεις, ενώ μπορεί να πετύχει τέλεια εστίαση τόσο για κοντινά όσο και για μακρινά αντικείμενα. Επιπλέον, επειδή κάθε φακός συλλαμβάνει ένα στενό οπτικό πεδίο και ο αντίστοιχος φωτοανιχνευτής επεξεργάζεται ένα μικρό πακέτο πληροφοριών, η κάμερα αντιδρά ταχύτατα στα κινούμενα αντικείμενα, ακριβώς όπως κάνουν και τα έντομα. Προφανώς μια τέτοια κάμερα θα βρει εφαρμογές και στα συστήματα παρακολούθησης, αλλά θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη και στην ενδοσκοπία, επιτρέποντας πολύ κοντινά πλάνα των κοιλοτήτων στο εσωτερικό του σώματος.