Pevné a krehké kremíkové dosky, ktoré dnes tvoria srdce každej elektroniky, dostali vážneho konkurenta v podobe ohybnej nite, ktorá dokáže premýšľať.
Odborníci zo šanghajskej univerzity Fudan a Čínskej akadémie vied po desiatich rokoch práce predstavili v prestížnom časopise Nature technológiu, ktorá integruje kompletné obvody priamo do vnútra mikroskopických vlákien. Tieto súčiastky sú tenšie než ľudský vlas, no dokážu počítať, komunikovať a prepojiť stroje s ľudským telom spôsobom, o akom sme doteraz len snívali. Píše o tom portál Techjuice.
Práčka mu neublíži a unesie aj kamión
Zabudnite na obavy, že by ste si omylom vyprali drahú elektroniku. Čínsky tím pod vedením Penga Huishenga skonštruoval vláknové čipy tak, aby prežili aj tie najdrsnejšie podmienky. Počas laboratórnych testov si tieto inteligentné nite zachovali plnú funkčnosť aj po 100 cykloch v práčke. Ich odolnosť však zachádza ešte ďalej – bez poškodenia zvládajú teploty dosahujúce 100 °C a nedeformujú sa ani pod kolesami 15,6-tonového nákladného auta.
Rytmus vývoja sa nezastavil len pri odolnosti. Vedcom sa podarilo dosiahnuť hustotu približne 100 000 tranzistorov na jeden centimeter, čo zodpovedá výkonu bežných čipov v každodennej elektronike. Na rozdiel od nich sa však tieto vlákna dajú natiahnuť o 30 % alebo skrútiť o 180 stupňov.
„Vláknové elektronické zariadenia dosiahli takmer všetky požadované funkcie, ako sú napájanie, senzory a funkcie displeja. Avšak životaschopné vlákna na spracovanie informácií, ktoré sú srdcom budovania inteligentných interaktívnych vláknových systémov podobných akémukoľvek elektronickému produktu, zostávajú chýbajúcim dielikom skladačky,“ uviedli autori vo svojej štúdii.
Architektúra ukrytá v špirále
Zlom v konštrukcii prinieslo rozhodnutie opustiť plochý povrch a presunúť logiku do vnútra vlákna. Tradičné metódy narážali na problém, ako udržať presnú mikroelektroniku na zakrivenom materiáli. Tím zo Šanghaja to vyriešil vrstvenou špirálovou štruktúrou. Použili polymérové substráty s nano-hladkým povrchom, na ktoré naniesli obvody a následne ich zrolovali. Tento postup umožňuje, aby meter dlhé vlákno obsahovalo milióny tranzistorov a výkonom konkurovalo procesorom v súčasných počítačoch.
Metóda výroby navyše využíva postupy známe z priemyselnej litografie, čo výrazne uľahčuje prechod z laboratória do tovární. Za posledné desaťročie vytvorili výskumníci viac ako 30 rôznych typov týchto zariadení – od vlákien, ktoré ukladajú energiu, až po tie, ktoré svietia alebo snímajú biologické signály.
Inteligentné látky nepotrebujú káble
Najväčší prínos vidia vedci v úplnej samostatnosti. Nový čip v sebe spája napájanie, senzory aj výpočtovú jednotku. To znamená, že budúce inteligentné oblečenie už nebude potrebovať žiadne externé riadiace jednotky ani neohrabanú kabeláž. Tričko sa stane počítačom samo o sebe.
„Dokazujeme, že tento plne flexibilný vláknový systém pripravuje pôdu pre interakčný model požadovaný v mnohých špičkových aplikáciách, napríklad v rozhraniach mozog-počítač, inteligentných textíliách a nositeľných zariadeniach pre virtuálnu realitu. Táto práca prináša nové poznatky, ktoré môžu podporiť vývoj vláknových zariadení smerom k inteligentným systémom,“ uzatvárajú výskumníci.
