Các nhà khoa học Australia phát triển thành công cảm biến điện tử siêu nhỏ

Đây được coi là một phát minh hứa hẹn mang lại nhiều tiềm năng ứng dụng ở quy mô lớn trên nhiều lĩnh vực. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí khoa học Nature Communications số ra ngày 3/10.

Piezoresistors (áp trở) thường được sử dụng để phát hiện các rung động trong các thiết bị điện tử và ô tô, chẳng hạn như chức năng đếm bước chân trên điện thoại thông minh hoặc chức năng bung túi khí trên ô tô. Chúng cũng được sử dụng trong các thiết bị y tế như cảm biến áp suất cấy ghép trên cơ thể, hoặc trong ngành hàng không và vũ trụ.

Trong một nghiên cứu trên quy mô toàn quốc, các nhà nghiên cứu tại Đại học Curtin, Đại học Công nghệ Sydney, Đại học James Cook và Đại học Newcastle, đã phát triển một loại áp trở có kích thước nhỏ hơn khoảng 500.000 lần so với đường kính của một sợi tóc.

Tiến sĩ Nadim Darwish tại Đại học Curtin cho biết loại linh kiện điện tử này nhạy hơn và nhỏ hơn, giúp chuyển đổi lực hoặc áp suất thành tín hiệu điện và có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống hàng ngày.

Theo ông Darwish, "do kích thước và bản chất hóa học của nó, loại áp trở mới này sẽ mở ra cơ hội ứng dụng hoàn toàn mới cho các cảm biến hóa học và sinh học, cơ chế tương tác giữa người và máy móc hay trong các thiết bị theo dõi sức khỏe".

Tiến sĩ Darwish cho biết thêm do các cảm biến mới này dựa trên phân tử, nên chúng có thể được sử dụng để phát hiện các hóa chất hoặc phân tử sinh học khác như protein và enzyme - đây là yếu tố có thể "thay đổi cuộc chơi" trong lĩnh vực phát hiện sớm bệnh tật.

Tiến sĩ Thomas Fallon tại Đại học Newcastle, một trong số các tác giả nghiên cứu, mô tả cảm biến áp suất mới được chế tạo từ một phân tử Bullvalene (phân tử trợ lực) duy nhất mà khi phân tử này bị tác động bởi lực căng cơ học sẽ phản ứng tạo thành một phân tử mới có hình dạng khác, từ đó làm thay đổi dòng điện thông qua thay đổi điện trở.

Một thành viên nghiên cứu khác, Giáo sư Jeffrey Reimers tại Đại học Công nghệ Sydney, cho rằng tầm quan trọng của nghiên cứu trên là khả năng phát hiện (bằng phương pháp điện tử) sự thay đổi hình dạng của một phân tử phản ứng qua lại, cứ khoảng 1 mili giây một lần. Ông nhấn mạnh: "Phát hiện hình dạng phân tử thông qua độ dẫn điện của chúng là một khái niệm hoàn toàn mới trong nghiên cứu về cảm biến hóa học".

Phó giáo sư Daniel Kosov tại Đại học James Cook cho rằng việc hiểu được mối quan hệ giữa hình dạng phân tử và độ dẫn điện của chúng sẽ cho phép các nhà nghiên cứu xác định được đặc tính cơ bản của mối liên kết giữa các phân tử và hệ thống dây dẫn kết nối bằng kim loại kèm theo. Điều này rất quan trọng đối với quá trình phát triển các thiết bị điện tử có kích thước phân tử trong tương lai.