VIDEO: Gel aktiviran svjetlošću za nosive uređaje

U radu objavljenom u časopisu Nature Communications, koji bi mogao utjecati na sučelja čovjek-stroj, biokompatibilne uređaje, meku robotiku i još mnogo toga, inženjeri s MIT-a razvili su mekani, fleksibilni gel koji dramatično mijenja svoju vodljivost pri primjeni svjetlosti, kao što možete vidjeti u ovom videu. 

Uđite u rastuće područje ionotronike, koje uključuje prijenos podataka putem iona ili nabijenih molekula. Elektronika radi isto, s elektronima. No, dok je potonja dobro uspostavljena, ionotronika se još uvijek razvija, s jednom velikom iznimkom, živim sustavima. Stanice u našim tijelima komuniciraju s raznim ionima, od kalija do natrija.

Ionotronika, pak, može pružiti most između elektronike i bioloških tkiva. Potencijalne primjene kreću se od tehnologije mekih nosivih uređaja do sučelja čovjek-stroj

„Pronašli smo mehanizam za dinamičku kontrolu lokalne populacije iona u mekom materijalu“, kaže Thomas J. Wallin, profesor razvoja karijere John F. Elliott na MIT-ovom Odjelu za znanost i inženjerstvo materijala i voditelj rada. „To bi moglo omogućiti sustav koji se samoadaptira podražajima iz okoliša, u ovom slučaju svjetlosti.“

Drugim riječima, sustav bi se mogao automatski mijenjati kao odgovor na promjene svjetlosti, što bi moglo omogućiti složenu obradu signala u mekim materijalima.

Iako su drugi razvili ionotronske materijale s visokom vodljivošću koji omogućuju brzo kretanje iona, ta se vodljivost ne može kontrolirati. „Ono što radimo jest korištenje svjetlosti kako bismo meki materijal prebacili iz izolacijskog u nešto što je 400 puta vodljivije“, kaže Xu Liu, prvi autor rada i bivši MIT-ov postdoktorand iz znanosti i inženjerstva materijala, koji je sada budući docent na King's Collegeu u Londonu. 

Ključ rada je klasa materijala poznatih kao generatori fotoiona (PIG). Oni mogu postati oko 1000 puta vodljiviji primjenom svjetlosti. MIT-ov tim optimizirao je način ugradnje PIG-a u poliuretansku gumu tako što je prvo otopio PIG prah u otapalu, a zatim ga unio u gumu metodom bubrenja.

U materijalu opisanom u trenutnom radu, promjena vodljivosti je nepovratna. No Liu je uvjeren da bi buduće verzije mogle prelaziti iz izolacijskog u vodljivo stanje i obrnuto.

Napominje da je trenutni materijal razvijen korištenjem samo jedne vrste PIG-a, polimera (poliuretanske gume) i otapala, ali postoje mnoge druge vrste sva tri. Dakle, postoji veliki potencijal za stvaranje još boljih mekih materijala koji reagiraju na svjetlost.

Liu također primjećuje potencijal za razvoj mekih materijala koji reagiraju na druge podražaje iz okoliša, poput topline ili magnetizma. „Inspirirani smo da radimo više na ovom području promjenom pokretačke sile sa svjetlosti na druge oblike podražaja iz okoliša“, kaže on.

„Naš rad ima potencijal dovesti do stvaranja podpodručja koje nazivamo meka fotoionotronika“, nastavlja Liu. „Također smo vrlo uzbuđeni zbog prilika koje naš rad pruža za stvaranje novih mekih strojeva koji utječu na meku nosivu tehnologiju, sučelja čovjek-stroj, robotiku, biomedicinu i druga područja.“