Η σμίκρυνση είναι μία από τις πιο ρηξικέλευθες τάσεις των τελευταίων δεκαετιών. Τα μικροτσίπ υπολογιστών έχουν χαρακτηριστικά που μετρώνται σε δισεκατομμυριοστά του μέτρου. Οι αισθητήρες που κάποτε ζύγιζαν κιλά χωρούν πλέον στο smartphone σας. Αλλά δεν τελειώνει εκεί η υπόθεση.
Οι ερευνητές σκοπεύουν να κάνουν τους αισθητήρες μικρότερους –πολύ μικρότερους.
Σε μια νέα μελέτη του Πανεπιστημίου της Στουτγάρδης η οποία εξεδόθη στο Nature Photonics, οι επιστήμονες περιγράφουν τους μικροσκοπικούς, τρισδιάστατα εκτυπωμένους φακούς και δείχνουν πώς αυτοί αποτυπώνουν εικόνες με εξαιρετική ανάλυση. Κάθε φακός έχει διάμετρο 120 εκατομμυριοστά του μέτρου –σχεδόν το μέγεθος ενός κόκκου επιτραπέζιου αλατιού- και επειδή είναι τρισδιάστατα εκτυπωμένοι μεμιάς, δεν αποτελεί εμπόδιο η πολυπλοκότητα. Οποιεσδήποτε ρυθμίσεις φακών μπορούν να σχεδιαστούν από έναν υπολογιστή είναι δυνατόν να εκτυπωθούν και να χρησιμοποιηθούν.
Αυτό επιτρέπει να δοκιμαστεί μια ποικιλία σχεδίων ώστε να παραχθούν εικόνες με την υψηλότερη ποιότητα.
Σύμφωνα με τη μελέτη, η νέα μέθοδος αποδεικνύει πως όχι μόνο οι μικροφακοί υψηλής ποιότητας μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα, αλλά λύνει, επίσης, και τα εμπόδια των σύγχρονων μεθόδων παραγωγής. Αυτά περιλαμβάνουν περιορισμούς ως προς το μέγεθος, η δυσκολία να συνδυαστούν πολλά στοιχεία, οι περιορισμοί στον σχεδιασμό της επιφάνειας, και οι δυσκολίες στην ευθυγράμμιση.
Οι φακοί –που περιελάμβαναν μονά, διπλά και τριπλά οπτικά στοιχεία- εκτυπώθηκαν σε λωρίδες οπτικών ινών και τυπικών ψηφιακών αισθητήρων όπως εκείνοι που χρησιμοποιούνται στις φωτογραφικές μηχανές. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι μελλοντικές εφαρμογές περιλαμβάνουν ενδοσκοπικές ιατρικές απεικονίσεις του σώματος που θα είναι λιγότερο διεισδυτικές –ακόμα και η ένεση στον εγκέφαλο- και σχεδόν αόρατους αισθητήρες φωτογραφικών μηχανών σε ιπτάμενα ρομπότ ή σε ρομπότ-μινιατούρες.
«Αυτό θα οδηγήσει σε μια πληθώρα καινοτόμων συσκευών με τεράστιο αντίκτυπο στη βιοτεχνολογία, την ιατρική μηχανική, και την τήρηση της ασφάλειας», έγραψαν.
Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα πλευρά της έρευνας, όμως, είναι ότι οι φακοί δεν απαιτούν ειδικό εργαστηριακό εξοπλισμό αξίας πολλών εκατομμυρίων δολαρίων –αντίθετα, κατασκευάστηκαν με έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή λιθογραφιών που δημιουργούνται με λέιζερ της Nanoscribe, ο οποίος είναι διαθέσιμος στο ευρύ κοινό.
Ο εκτυπωτής στέλνει εξαιρετικά γρήγορους παλμούς λέιζερ σε ρητίνη ευαίσθητη στο φως, σκληραίνοντάς την σε κάθε στρώμα του τελικού προϊόντος. Πριν από μερικά χρόνια, η Nanoscribe επέδειξε τις δυνατότητες του εκτυπωτή καταγράφοντας σε πραγματικό χρόνο τη δημιουργία ενός τρισδιάστατου διαστημοπλοίου σε μέγεθος ανθρώπινης τρίχας.
Τι έπεται στη συνέχεια; Οι ερευνητές σκέφτονται να προσθέσουν επικαλύψεις που αντιστέκονται στις αντανακλάσεις, ώστε να βελτιωθεί περαιτέρω η ποιότητα των εικόνων, και άλλες στρώσεις υλικού για να είναι ομαλότερες οι επιφάνειες. Η χρήση άλλων υλικών μπορεί να βοηθήσει στη δημιουργία φακών με ζουμ και φακών με προσαρμόσιμη εστίαση.
Η μελέτη δεν αναφέρεται στο κόστος ή στις μεθόδους ευρείας παραγωγής των φακών –ίσως είναι πολύ νωρίς για να γίνουν εικασίες- αλλά η γενική εικόνα στο σημείο αυτό είναι ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση σε μικροκλίμακες αρχίζει να αποφέρει αποτελέσματα σε πρακτικές τεχνολογίες, και όχι απλά σε ωραία μοντέλα ενός διαστημοπλοίου ή του Empire State Building.
Άλλες ενδιαφέρουσες μελλοντικές χρήσεις μπορεί να περιλαμβάνουν την δημιουργία νέων υπερυλικών με τον σχεδιασμό και την εκτύπωση αρχιτεκτονικών δομών σε μικροκλίμακες. Σε μια περίπτωση, για παράδειγμα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή για να εκτυπώσουν μικροσκοπικές δομές με συνδέσμους που θυμίζουν Αρχαίες Ελληνικές και Ρωμαϊκές στήλες. Το υλικό αποδείχτηκε ότι είναι ελαφρύτερο από το νερό και ισχυρότερο από το ατσάλι.
Εν τούτοις, αυτό που αποτελεί ζήτημα για δυνατούς λύτες είναι να σκεφτούμε τι συμβαίνει όταν οι αισθητήρες, οι κεραίες, ακόμα και οι υπολογιστικοί εξοπλισμοί, μπορούν να συνδυαστούν για να φτιάξουν συσκευές σε μικροκλίμακες που συγκεντρώνουν πληροφορίες. Πρόκειται για μια έννοια γνωστή ως «έξυπνη σκόνη», και έχει υπάρξει νύξη για αυτήν στα έργα επιστημονικής φαντασίας και τις ερευνητικές κοινότητες εδώ και καιρό.
Πολύ απλά, η έξυπνη σκόνη θα είναι αυτό που θα συμβεί αν η σμίκρυνση συνεχίσει την τωρινή της πορεία- το σημείο όπου οι συσκευές θα μπορούν να διασκορπίζονται στους ανέμους ανά εκατομμύρια, δισεκατομμύρια, τρισεκατομμύρια για να μετρήσουν τον κόσμο με εξαιρετική λεπτομέρεια. Αυτό θα είναι αποτέλεσμα της τρελής πορείας των μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων και του Διαδικτύου των πραγμάτων.
Δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε τις εκπληκτικές και τις τρομακτικές συνέπειές του γεγονότος αυτού.
Βέβαια, οι μικροφακοί αποτελούν ένα απλό εξάρτημα, και δεν θα δούμε για αρκετό καιρό ακόμα το φαινόμενο της «έξυπνης» σκόνης να πραγματοποιείται. Αλλά υπάρχουν σχέδια που ωθούν σε αυτή την κατεύθυνση. Και σε ένδειξη της παρούσας (και της μέλλουσας) κατάστασης των πραγμάτων, η Gartner όντως περιλαμβάνει την έξυπνη σκόνη στην ετήσια λίστα των προωθημένων αναδυόμενων τεχνολογιών –αν και είναι ακόμα στη σφαίρα της φαντασίας.
Οτιδήποτε και αν φέρνει το μέλλον, να είστε σίγουροι πως αυτό είναι μόνο η αρχή.
