Nhóm nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc vừa phát minh một loại thiết bị điện tử mới có thể tự phân hủy khi tiếp xúc với các phân tử nước trong không khí.
Hiện nay, các thiết bị điện tử tạm thời (tức là loại có thể tan biến về mặt vật chất theo cách có thể kiểm soát được) cần tiếp xúc với các dung dịch ăn mòn hoặc chất lỏng sinh học mới có thể phân hủy. Ví dụ, các chuyên gia tại Đại học Stanford đã tạo ra một thiết bị đeo có thể tan rã hoàn toàn khi nhúng trong giấm, hoặc một loại pin do Đại học Iowa chế tạo có thể tan trong nước chỉ trong 30 phút.
Trong khi đó, thiết bị mà các nhà khoa học tại Đại học Houston cùng Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc sáng chế được chứng minh có cơ chế hoạt động hoàn toàn mới – quá trình tan rã được kích hoạt bằng độ ẩm xung quanh.
Công bố trên tạp chí Science Advances, nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư về kỹ thuật cơ khí Cunjiang Yu dẫn đầu đã mô tả nguyên lý hoạt động của thiết bị mới như sau: các linh kiện điện tử chức năng được tạo nên bằng cách tích hợp một lớp màng làm từ polymer polyanhydride. Thiết bị vẫn ổn định cho đến khi hơi ẩm xung quanh kích hoạt cơ chế phân hủy hóa học và khiến các vật liệu cũng như linh kiện điện tử vô cơ tan rã. Thời gian phân rã của thiết bị có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần hoặc lâu hơn.
Để chứng minh sự đa dụng của thiết bị mới, ông Yu và các cộng sự đã thử nghiệm nhiều hợp chất khác nhau như nhôm, đồng, niken indium-gallium, kẽm ôxít, và magiê ôxít cũng như phát triển nhiều thiết bị điện tử như điện trở, tụ điện, ăng-ten, bóng bán dẫn, điốt, cảm biến quang. Nhóm nghiên cứu cho biết thời hạn sử dụng của các thiết bị nói trên có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh thành phần polymer và độ ẩm trong môi trường.
Theo Phó giáo sư Yu, quan trọng hơn hết là họ có thể kiểm soát chính xác thời gian tồn tại tạm thời của thiết bị. Điều này có nghĩa là nó có thể được ứng dụng vào chế tạo các thiết bị y sinh có khả năng phân rã. Chẳng hạn, bộ phận cấy ghép có thể được lập trình để tan biến khi hoàn thành nhiệm vụ truyền thuốc chữa bệnh trong cơ thể.
Còn trong lĩnh vực quốc phòng, các thiết bị thông tin liên lạc có thể được lập trình tự phân rã nhằm bảo vệ các thông tin nhạy cảm. Bên cạnh đó, thiết bị mới cũng có tiềm năng ứng dụng để chế tạo các thiết bị điện tử cá nhân thân thiện môi trường và có thể tự hủy. Ví dụ, các phiên bản mới của điện thoại di động có thể được lập trình để “bốc hơi” khi không còn hữu ích nữa.
Phát minh mới được đánh giá có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh rác thải điện tử đang ngày càng nhiều, ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc ước tính năm nay, thế giới sẽ thải ra tới 50 triệu tấn rác thải điện tử, chủ yếu từ máy tính và điện thoại thông minh. Nếu không được xử lý đúng cách, các chất độc hại từ rác thải điện tử ngấm sâu vào đất và nguồn nước.
