Transitor lỏng – Phát minh đột phá giúp con người đến gần hơn mục tiêu tạo ra Robot biến hình

Các kỹ sư cơ khí ở Đại học Carnegie Mellon đã phát triển một loại transitor ở thể lỏng từ hợp kim của indium và gallium mở ra tiềm năng sản xuất các thiết bị  máy tính mềm dẻo, dễ uốn và có thể gấp gọn.

Cho đến hiện nay, mới chỉ có một linh kiện điện tử dạng chất lỏng duy nhất là công tắc siêu nhỏ được làm từ ống thủy tinh chứa bên trong một giọt thủy ngân. Khi giọt thủy ngân lăn vào giữa hai đầu dây, công tắc đóng và dòng điện được truyền qua.

Phát minh transitor mới là một loại công tắc phức tạp hơn nhiều. Nó được làm từ một loại hợp kim không độc, do đó có thể đổ vào cao su để tạo ra các mạch điện mềm, có khả năng co giãn.

Không như công tắc thủy ngân, phải nghiêng công tắc để đóng mạch điện, loại transitor thể lỏng này đóng và mở liên kết giữa hai giọt kim loại theo chiều của điện áp. Khi điện áp theo một chiều xác định, hai giọt kim loại hợp với nhau và đóng mạch điện. Khi điện áp theo chiều ngược lại, hai giọt kim loại tách ra và mạch điện mở.

Hai nhà nghiên cứu Carmel Majidi và James Wissman của Phòng thí nghiệm Soft Machines Lab tại đại học Carnegie Mellon cho biết sự đóng mở của công tắc cho phép nó hoạt động tương tự như transitor, nhờ sự không ổn định của các đường ống mao dẫn. Điểm khó của nghiên cứu là làm sao để các giọt kim loại lỏng có thể hợp nhất hoặc tách rời nhau một cách hoàn toàn.

Majidi cho biết: “Chúng tôi nhận ra sự bất ổn định thường xuyên của ống mao dẫn. Khi mở van và để dòng chảy ở lưu lượng rất thấp, thỉnh thoảng có thể nhận thấy sự thay đổi từ dòng chảy ổn định trở thành các giọt chất lỏng riêng biệt. Điều đó được gọi là hiện tượng bất ổn định Rayleigh.”

Qua thí nghiệm các giọt kim loại trong dung dịch sodium hydroxide, các kỹ sư tìm ra quan hệ giữa điện áp và phản ứng điện hóa. Theo đó, điện áp tạo ra sự khác biệt trong quá trình ô-xy hóa ở bề mặt các giọt kim loại. Điều đó làm thay đổi sức căng bề mặt và khiến các giọt kim loại tách ra làm đôi. Quan trọng hơn, tính chất của loại công tắc này giống như ở transitor.

Các nhà nghiên cứu tin tưởng phát minh ra transitor thể lỏng sẽ mở ra hi vọng chế tạo các loại máy tính siêu nhỏ thể lỏng có thể cấy ghép vào mô tế bào của cơ thể để thực hiện giám sát bệnh tật hoặc giúp các bệnh nhân đột quỵ có thể khôi phục chức năng thần kinh. Ngoài ra, các mạch điện thể lỏng giúp cho vật liệu dễ dàng chỉnh sửa để thay đổi chức năng hoặc loại trừ các khu vực hư hỏng.

Có thể ứng dụng phát minh ở những cấu trúc cần sự biến dạng vật lý lớn, giống như tạo ra một robot bắt chước hoạt động của một con chim. Majidi tin tưởng rằng khi robot sải cánh, các mạch điện của robot cũng có thể co giãn và biến đổi hình dạng phù hợp để có thể duy trì hoạt động hoặc hỗ trợ việc thực hiện các chức năng khác.

Nhật Minh