Cảm biến trong suốt giúp giám sát sức khoẻ da 24/7

Bức xạ tia cực tím (UV) từ mặt trời, đặc biệt là tia UVA với bước sóng dài chiếm khoảng 95% lượng bức xạ tiếp cận bề mặt trái đất được xem là "kẻ giết người thầm lặng". Một khi thâm nhập sâu vào da, loại tia bức xạ này có thể gây lão hóa, tổn thương tế bào và còn dẫn đến các bệnh lý nguy hiểm như ung thư da.

Để giải quyết thách thức này, các nhà khoa học tại Hàn Quốc đã dày công nghiên cứu và phát minh một loại cảm biến thiết bị đeo đặc biệt, có thể giúp phát hiện mức độ phơi nhiễm bức xạ UV. Sở dĩ được xếp vào hạng đặc biệt là vì nguyên mẫu cảm biến của nhóm nghiên cứu hoàn toàn trong suốt và thiết kế cực kì linh hoạt, nhưng vẫn có khả năng giám sát mức độ bức xạ UVA mà người dùng đang tiếp xúc và đưa ra cảnh báo kịp thời. Thiết bị tiên tiến này được kỳ vọng sẽ giúp mọi người chủ động ngăn ngừa cháy nắng và những tổn thương da tích lũy lâu dài.

Điểm độc đáo của công nghệ này nằm ở cấu trúc vật liệu. Cảm biến được xây dựng dựa trên một cấu trúc dị thể phức hợp, sử dụng bốn loại chất bán dẫn oxit khác nhau. Việc lựa chọn các chất bán dẫn có ngưỡng năng lượng (bandgap) lớn là then chốt, giúp thiết bị duy trì được độ trong suốt ấn tượng, hơn 80% trong dải ánh sáng nhìn thấy, khiến nó gần như vô hình khi được dán trên da hoặc quần áo. Đồng thời, những vật liệu này lại có độ nhạy rất cao với tia UV.

Cơ chế hoạt động của cảm biến cực kỳ tinh vi. Khi tiếp xúc với các photon UVA, cấu trúc dị thể đặc biệt này sẽ tạo ra sự tách rời giữa electron và lỗ trống điện tích - giống như việc đánh thức những hạt mang điện ngủ yên bên trong. Cấu trúc dị thể nhiều lớp được thiết kế đặc biệt để tăng hiệu quả tách điện tích, nhờ đó cảm biến phản ứng nhanh và chính xác hơn với ánh sáng cực tím.

Một ưu điểm nổi trội khác là khi không còn ánh sáng chiếu xạ, các cặp electron-lỗ trống điện tích nhanh chóng phân rã, loại bỏ hiện tượng "dư sáng" vốn là nguyên nhân thường gây ra tín hiệu sai lệch ở nhiều cảm biến UV khác. Nhờ cơ chế đó, thiết bị có thể cảnh báo mức phơi nhiễm tia UVA theo thời gian thực với độ chính xác cao, mà vẫn duy trì tính trong suốt và linh hoạt khi đeo.

Sau khi tích hợp cấu trúc cảm biến vào một thiết bị đeo hoàn chỉnh, các nhà nghiên cứu đã kết nối nó với một mạch Bluetooth và một ứng dụng trên điện thoại thông minh. Hệ thống đã chứng minh khả năng theo dõi thành công các biến đổi của tia UVA theo thời gian thực.

Quan trọng hơn, thiết bị có thể phát ra cảnh báo cá nhân hóa tương ứng với giới hạn đã được tính toán cho từng loại da cụ thể. Với độ ổn định vượt trội và khả năng phản hồi đáng tin cậy ngay cả dưới ánh nắng mặt trời trực tiếp ngoài trời và qua nhiều chu kỳ sử dụng lặp lại, cảm biến đeo trong suốt này mở ra một kỷ nguyên mới, cung cấp giải pháp bảo vệ da chủ động, khoa học và hiệu quả cho người dùng.