Những khả năng vô hạn của thiết bị điện tử gắn trên người

Benoît Lessard trong phòng thí nghiệm. Nguồn. Image courtesy Benoît Lessard.

Với sự hỗ trợ của Trung tâm máy gia tốc Canadian Light Source (CLS) tại trường đại học Saskatchewan (USask), một nhóm nghiên cứu Canada và các nhà khoa học quốc tế đã đánh giá cách cấu trúc màng mỏng tương quan như thế nào với hiệu suất của các transistor dạng màng mỏng hữu cơ.

Các thiết bị điện tử hữu cơ thường sử dụng các phân tử chứa carbon để tạo ra những thiết bị điện tử hiệu quả và linh hoạt. Sự hiển thị của các điện thoại thông minh là cơ sở của công nghệ LED hữu cơ, vốn có các phân tửu hữu cơ để phát xạ ánh sáng và những thứ khác để phản hồi lại hành xử chạm.

Lessard, tác giả chính của nghiên cứu gần đây mới xuất bản trênACS Applied Materials and Interfaces “Thin-Film Engineering of Solution-Processable n-Type Silicon Phthalocyanines for Organic Thin-Film Transistors” (Kỹ thuật màng mỏng của các dạng Silicon Phthalocyanines có khả năng xử lý dung dịch cho các transistor màng mỏng hữu cơ). Anh rất hứng thú nói về dữ liệu mà nhóm nghiên cứu của mình thu thập được trên chùm tia HXMA. Là nhà nghiên cứu của chương trình nghiên cứu của chính phủ Canada (Canada Research Chairs) trong lĩnh vực Các vật liệu polymer tiên tiến và điện tử hữu cơ và phó giáo sư Khoa Kỹ thuật hóa học và sinh học, trường đại học Ottawa, Lessard hiện đang nghiên cưu về các công nghệ bên trong các transistor dạng màng mỏng hữu cơ.

Để cải thiện công nghệ này, nhóm nghiên cứu của anh đang thực hiện thiết kế và xử lý phthalocyanines, các phân tử vẫn quen được sử dụng như các chất nhuộm và màu sắc.

“Các đặc điểm này khiến cho một phân tử sáng và có màu sắc, nó khiến chúng có khả năng hấp thụ và phát sáng một cách hiệu quả”, Lessard nói. “Một số điều mà chúng tôi muốn trong một chất nhuộm màu cũng tương tự như cách chúng tôi trông chờ vào hiển thị OLED”.

Phthalocyanines thường được sử dụng trong các máy photocopy kể từ những năm 1960. Sự đáp ứng của các phân tử cho việc sử dụng các thiết bị điện tử hữu cơ giúp giảm chi phí giá thành và khiến cho việc sản xuất các thiết bị đó thêm thiết thực, cho phép tăng cơ hội dùng chúng trong nhiều ứng dụng mới.

Trung tâm Máy gia tốc Canada là nơi giúp Lessard và cộng sự thực hiện nghiên cứu. Nguồn:CLS

“Máy tính mà chúng ta sử dụng có cả tỉ transistor nhưng nếu anh muốn có được da nhân tạo cho robotics hoặc các cảm biến mang theo người, anh cần phải có những thiết bị điện tử linh hoạt, có thể uốn cong được và cách tốt nhất để làm điều đó là tìm hiểu về hữu cơ”, Lessard nói.

Các công nghệ điện tử hữu cơ có thể được sử dụng trong da nhân tạo cho những nạn nhân bị bỏng hoặc da điện tử cho các robot. Các cảm biến hữu cơ có thể được tích hợp vào trang phục của vận động viên và có thể gửi thông tin về các huấn luyện viên của họ, những người có thể quan sát các mức độ mất nước của học trò bằng giám sát việc ra mồ hôi của họ.

“Những ứng dụng này là dạng mà anh có thể mơ đến”, Lessard nói.

Lessard đã sử dụng công nghệ này trong việc tạo ra các cảm biến có khả năng dò cannabinoids, các phân tử hoạt hóa nhất trong cần sa. Anh là đồng sáng lập một công ty spin-off mang tên Ekidna Sensing, vốn được phát triển các thử nghiệm nhanh cho việc sử dụng cần sa trên các công nghệ tương tự.

“Tất cả những gì chúng tôi đang nghiên cứu về máy gia tốc có thể giúp chúng tôi hướng về mục tiêu của một start-up”, Lessard cho biết.

Dù các công nghệ hàng đầu đã có sẵn nhưng chúng không đủ khả năng tiết lộ những gì diễn ra trong các dao diện, vốn chỉ có độ dày vài nano mét. Nhóm nghiên cứu của anh có thể không thể tạo ra dữ liệu cần thiết cho hiểu biết về cách hiệu suất của các transistor mà không có sự hỗ trợ của Trung tâm máy gia tốc CLS.