Cảm biến phát hiện chất độc hóa học trên điện thoại đi đến thực tiễn

viện công nghệ an ninh Homeland Hoa Kì phát triển 1 loại cảm biến nhận biết chất độc hóa học trong không khí trên điện thoại di động. Công nghệ này có nhiều khả năng trở thành hiện thực bởi mới đây, các nhà khoa học thuộc đại học California, San Diego (UCSD) đã bắt đầu làm việc với nguyên mẫu đầu tiên của loại cảm biến này.

Hợp tác với UCSD là công ty công nghệ quang học Rhevision có trụ sở tại San Diego. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi giáo sư hóa học - hóa sinh học Michael Sailor và họ đã hoàn thành tốt giai đoạn đầu tiên của quá trình phát triển loại cảm biến phát hiện chất độc trên. Theo hình mô tả bên dưới, cảm biến là một phiến silicon gồm nhiều lỗ hổng ở giữa có thể thay đổi màu sắc khi phản ứng với từng loại chất hóa học khác nhau. Bằng việc điều khiển hình dạng các lỗ hổng, các nhà khoa học có thể điều chỉnh các chấm nhỏ trên phiến silicon khiến chúng phản ứng lại với từng loại hóa chất. Một camera với kích thước nhỏ hơn cả đầu tẩy trên cây bút chì sẽ thu nhận hình ảnh từ mạng lưới các lỗ hổng nano này.

Sailor cho biết: "Nó hoạt động như mũi của chúng ta, chúng ta có hàng loạt các tế bào cảm nhận để nhận biết đặc tính của từng chất hóa học riêng biệt. Đây là một dạng kích thích qua mạng lưới cảm biến khiến não có thể phát hiện các mùi. Tương tự, màu sắc định hình qua bề mặt của chip sẽ cho biết loại chất hóa học."

Hiện tại, những con chip do nhóm nghiên cứu chế tạo đã phân biệt được giữa methyl salicylate - một hợp chất được sử dụng để mô phỏng hóa chất trong chiến tranh hóa học như hơi cay, và toluene - phụ gia phổ biến trong xăng. Về tiềm năng, chip có thể phân biệt giữa hàng trăm hóa chất khác nhau và nhận biết chất nào gây nguy hiểm.

Để tập trung vào tỉ lệ chi tiết của mạng lưới quang học trên chip, nhóm nghiên cứu sử dụng một loại ống kính siêu vĩ mô do Rhevision phát triển và hoạt động giống mắt của động vật hơn so với ống kính máy ảnh thông thường.

Theo Sailor: "Điều tuyệt vời của công nghệ này chính là số lượng cảm biến chứa trong 1 mạng lưới sẽ được xác định bởi điểm phân giải của camera điện thoại. Điện thoại ngày nay tích hợp những chiếc camera có độ phân giải cao vì vậy chúng tôi dễ dàng thăm dò 1 triệu chấm nhỏ trên phiến silicon cùng lúc. Do đó, chúng tôi không cần kết nối một số lượng lớn cảm biến riêng rẽ vào nhau, chỉ cần 1 cảm biến là đủ. Qua đó, công nghệ sẽ giúp đơn giản hóa quá trình sản xuất bởi nó cho phép chúng tôi lợi dụng tất cả các phát kiến công nghệ sẵn có để tạo ra những chiếc camera cho điện thoại nhẹ hơn, nhỏ hơn và rẻ hơn.

Nhóm nghiên cứu vẫn đang tiếp tục làm việc để tăng độ nhạy của cảm biến đối với những hóa chất phụ gia. Một trong những trường hợp khẩn cấp chính là việc phát hiện khí độc chết người Cacbon monoxit (CO) bởi những người lính cứu hỏa không thể ngửi được mùi của CO trong đám cháy. Vì vậy, những cảm biến được gắn trên mặt nạ sẽ giúp họ biết được khi nào nên chuyển sang sử dụng thiết bị thở cá nhân. Ngoài ra, những cảm biến tương tự cũng cảnh báo cho người thợ mỏ khi lượng khí gây nổ trong hầm đang tăng lên.

Nguồn: Gizmag