Με τεχνικές φωτονικής, μέτρηση παλμών της καρδιάς μέσω κινητού

Ένα κινητό που μπορεί να μετράει με μεγάλη ακρίβεια τους παλμούς της καρδιάς μπορεί να θεωρηθεί απλή εφαρμογή της προηγμένης τεχνολογίας. Και όντως έτσι έδειχνε η εφαρμογή που παρουσιάστηκε στο πρόσφατο παγκόσμιο συνέδριο για την κινητή τηλεφωνία στην Βαρκελώνη.

Τι πιο απλό από την επαφή του δακτύλου με συγκεκριμένο μέρος της οθόνης και αμέσως μετά να εμφανίζεται η ένδειξη όπως περίπου δείχνουν τα ψηφιακά πιεσόμετρα.

Όμως πίσω από αυτή την φαινομενικά απλή διαδικασία «κρύβεται» μια από τις πλέον προωθημένες τεχνολογίες που χωρίς μεγάλη προσπάθεια μπορεί να θεωρηθεί από τις πλέον πολλά υποσχόμενες στις επόμενες δεκαετίες.

Ο τρόπος λειτουργίας

Πρόκειται για τον συνδυασμό του μάλλον άγνωστου γραφενίου με τις λεγόμενες κβαντικές τελείες και στόχο την κατασκευή ειδικής τεχνολογίας φωτοανιχνευτών όπως αυτός που χρησιμοποιήθηκε στην συγκεκριμένη εφαρμογή μέτρηση των παλμών της καρδιάς.

Στο σημείο επαφής με το δάκτυλο είναι τοποθετημένος ένας εύκαμπτος διαφανής φωτοανιχνευτής που λειτουργικά και κατασκευστικά αποτελεί μια από τις πολυετείς ερευνητικές δραστηριότητες του Ινστιτούτου Επιστημών Φωτονικής στη Βαρκελώνη ( Institute of Photonic Sciences-ICFO).

Με κατά το δυνατόν απλουστευμένη περιγραφή όταν το δάκτυλο τοποθετείται επάνω στον φωτοανιχνευτή τότε αυτός λειτουργεί όπως ένας «οπτικός διαμορφωτής» που μετατρέπει φωτεινά σήματα σε ηλεκτρικά.

Κατά την λειτουργία του αλλάζει την ένταση της φωτεινής ακτινοβολίας που δέχεται ανάλογα με τον ρυθμό που πάλλεται η καρδιά καθώς στέλνει αίμα μέσω του αποτυπώματος.

Αυτή ακριβώς η αλλαγή είναι η φυσική δραστηριότητα σε επίπεδο νανοκλίμακας που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα δηλαδή την πληροφορία που εμφανίζεται στην οθόνη του κινητού.

Όπως αναφέρεται η συγκεκριμένη εφαρμογή με το κινητό τηλέφωνο παρουσιάστηκε περισσότερο για να γίνουν κατανοητές οι προοπτικές χρήσης του γραφενίου σε μεγάλο εύρος ερευνών στο μέλλον και όχι γιατί υπάρχουν προοπτικές εμπορικής παραγωγής της.

Νέα υλικά για μελλοντικές εφαρμογές

Με την παρουσίαση της οι ερευνητές του ICMO επεδίωξαν να καταδείξουν τις προοπτικές κατασκευών που θα βασίζονται στο γραφένιο και τις λεγόμενες κβαντικές τελείες που συμπεριφέρονται ωσάν τεχνητά άτομα.

Το προηγούμενο χρόνο το ίδιο Ινστιτούτο είχε ανακοινώσει την κατασκευή φωτοανιχνευτή βασισμένου στο γραφένιο ο οποίος είχε την δυνατότητα να μετατρέψει το φως που λάμβανε σε ηλεκτρικό ρεύμα μέσα σε μόλις 50 femtoseconds. Oυσιαστικώς δηλαδή η συχνότητα λειτουργίας του είχε εκτοξευθεί στην περιοχή των Τerahertz.

Ενδεικτικό της σημασίας που έχει το γραφένιο είναι η χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής με 1 δις για έρευνες σχετικά με αυτό. Ευρώ για έρευνες σε όλη την Ευρώπη.

Για την ιστορία αρκετά χρονιά πριν, οπότε και ανακαλύφθηκαν οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs), οι ερευνητές πίστεψαν ότι πλέον είχε ανοίξει ο δρόμος για πρωτοποριακές εφαρμογές και στην μικροηλεκτρονική. Όμως το εγγενές πρόβλημα της τοποθέτησης τους με ακρίβεια περιόρισε τις αρχικές ελπίδες.

Η εμφάνιση του γραφενίου αναπτέρωσε τις ελπίδες καθώς σε αντίθεση με τους νανοσωλήνες άνθρακα οι τεχνικές επεξεργασίας του μοιάζουν με αυτές του πυριτίου. Με μια σημαντική διαφορά. Το πυρίτιο γίνεται άχρηστο στην κλίμακα των νανομέτρων όπου όμως υπερτερεί το γραφένιο.

Στην πορεία παρουσιάστηκαν περίπλοκα προβλήματα για το γραφένιο τα οποία όμως φαίνεται να λύθηκαν με νέα τεχνική μη επεμβατικής διαδικασίας σε θερμοκρασιακή δωματίου για τις οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες του σε επίπεδο νανοκλίμακας που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές του IPCO.

Με βάση όλα αυτά δημιουργούνται σημαντικές προοπτικές συνύπαρξης ηλεκτρονικών και φωτοηλεκτρικών στοιχείων στις μεγάλης κλίμακας τεχνικές επεξεργασίας για την κατασκευή νέων υλικών. Γι αυτό και οι προοπτικές που διανοίγονται μέσω της οπτοηλεκτρονικής είναι τεράστιες.