Przez miliony lat natura dopracowywała nasiona niektórych gatunków roślin w taki sposób, by mogły się one przemieszczać na duże odległości z pomocą wiatru. Szeroko znanym przykładem są nasiona klonu, które po oderwaniu od drzewa wirują niczym śmigło helikoptera. Rozwiązania wypracowane w trakcie ewolucji wykorzystali w swoich badaniach amerykańscy naukowcy, a swoje wnioski zawarli w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie naukowym „Nature”.

Inżynierom nie chodziło jedynie o to, by tylko odwzorować budowę nasion czy ich zachowanie. Celem było połączenie zdolności do długotrwałego utrzymywania się w powietrzu z możliwością zbierania danych. W ten sposób powstały latające mikrochipy. Mogą być używane do badania jakości powietrza, wykrywania w nim patogenów itd.

Latające chipy mogą być mniejsze od ziaren piasku

Prototypy stworzone przez Amerykanów mierzą od 0,4 mm do 40 mm. Największe modele mogą zawierać czujniki umożliwiające pomiary, elektronikę do zapisywania danych albo anteny, dzięki którym urządzenia będą się komunikować ze sobą lub np. ze smartfonem. Jednostki mniejsze od ziaren piasku mogą z kolei zmieniać kolor, reagując na czynniki środowiskowe – np. obecność konkretnych związków chemicznych. Te zmiany monitorowałby samolot lub dron, z którego wcześniej zostałyby uwolnione mikrochipy.

W swojej pracy inżynierowie wykorzystywali modelowanie komputerowe, co w znacznym stopniu przyspieszyło proces optymalizacji. Pozwoliło to otrzymać kształty i rozmiary niespotykane w przypadku nasion. – Myślimy, że udało nam się pokonać naturę, przynajmniej w ograniczonym zakresie. Stworzyliśmy struktury opadające wolniej i z bardziej stabilną trajektorią niż w przypadku nasion – przekonuje kierujący pracami zespołu John A. Rogers

Wypowiadając się dla serwisu Vice, Rogers wytłumaczył z kolei, że miniaturyzacja ma swoje granice. Po ich przekroczeniu zasady aerodynamiki zaczynają się załamywać, a wszystko wygląda i spada niczym kula. Jego zespół miał osiągnąć limity wyznaczone przez fizykę.

Czy latające mikrochipy są nam w ogóle potrzebne?

Entuzjazm twórców gasi Núria Castell pracująca dla Norweskiego Instytutu Badań Powietrza. Poproszona o komentarz przez serwis The Verge stwierdziła, że w przypadku jej pracy, polegającej na monitorowaniu jakości powietrza w miastach, latające mikrochipy stworzyłyby tylko więcej problemów.

– Są zbyt małe, by przenosić wymaganą aparaturę. Zbierają dane na konkretnych wysokościach przez relatywnie krótki czas, a długotrwałe badania wymagałyby częstego umieszczania w powietrzu kolejnych jednostek. Ze wszystkimi tymi niedociągnięciami można sobie poradzić, stosując znane już technologie – uważa Castell.

Castell i Rogers są jednak zgodni, że latające mikrochipy mogą okazać się przydatne w sytuacjach kryzysowych, np. w czasie katastrof ekologicznych, gdy wymagana jest natychmiastowa reakcja i zdolność do szybkiego zebrania danych. W takich przypadkach dron mógłby pojawić się nad obszarem dotkniętym skażeniem i zrzucić niewielkie urządzenia, które od razu przekazałyby cenne informacje.

Kwestią wymagającą rozwiązania jest także zanieczyszczanie środowiska przez same mikrochipy. Nie są one pomyślane jako sprzęt wielokrotnego użytku, więc do rzek, jezior i gleby trafiałyby elementy elektroniczne, które z czasem same stałyby się problemem. Szef zespołu badawczego przekonuje jednak, że prowadzone są już prace nad wykorzystaniem w projekcie materiałów biodegradowalnych. – Wkrótce zaprezentujemy nowe modele, w których cała elektronika po prostu znika, zmywa ją deszcz – zapowiedział Rogers.

Autorzy projektu zaznaczają, że wciąż jest on we wczesnej fazie rozwoju – mikrochipy były testowane wyłącznie w niewielkim, kontrolowanym środowisku. W przyszłości niezbędne będzie ich sprawdzenie na dużą skalę, poza laboratorium. Do tego przydałby się jednak partner biznesowy, który pozwoliłby na dalszy rozwój technologii.

Źródła: Northwestern University, Nature.