Ученые разработали высокочувствительный тактильный наносенсор
Химические инженеры из Университета Небраски-Линкольна создали революционный сенсор, способный «ощущать» текстуру объектов с чувствительностью, сравнимой с кончиком человеческого пальца. Это устройство может помочь хирургам определять границы опухоли с точностью до одного слоя клеток.
Ключевые характеристики устройства:
- Высокое разрешение: Чувствительность около 40 микрон (миллионных долей метра), что близко к тактильному разрешению человеческого пальца и примерно в 50 раз лучше существующих механических устройств.
- Гибкость и масштабируемость: Устройство гибкое, может покрывать сложные формы и площадь до 1 м² и более.
- Низкая стоимость: Процесс изготовления дёшев, так как устройство самосборное при комнатной температуре.
Принцип работы и структура:
Устройство состоит из чередующихся монослоев:
- Наночастиц золота диаметром 10 нанометров (миллиардных долей метра).
- Наночастиц сульфида кадмия (CdS) толщиной 3 нм. Эти слои разделены полимерными диэлектрическими барьерами. При приложении давления и напряжения на устройство, в полупроводящих частицах CdS возникает электролюминесцентное свечение. Измеряя интенсивность этого света или изменение локального тока, можно определить величину и распределение давления по контактной площади.
Потенциальные применения:
- Онкохирургия: Позволит хирургам в режиме реального времени определять, полностью ли удалена опухоль, так как раковые ткани часто плотнее здоровых. Точность метода — около 10 микрон.
- Робототехника: Наделит роботов тактильным восприятием для быстрого распознавания формы объектов в темноте или без визуального контроля.
- Другие области: В качестве демонстрации ученые смогли различить мельчайшие детали, такие как складки на одежде Линкольна на отпечатанной монете.
Исследование под руководством профессора Рави Ф. Сарафа и его аспиранта Вивека Махешвари опубликовано в журнале Science.