Por meio do uso engenhoso de campos magnéticos, cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e da Universidade Johannes Kepler em Linz desenvolveram o primeiro sensor eletrônico que pode processar simultaneamente estímulos sem toque e táteis. As tentativas anteriores até agora falharam em combinar essas funções em um único dispositivo devido à sobreposição de sinais dos vários estímulos. Como o sensor é prontamente aplicado à pele humana, poderia fornecer uma plataforma interativa contínua para cenários de realidade virtual e aumentada. Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista científica Nature Communications .

O maior órgão humano - a pele - é provavelmente a parte funcionalmente mais versátil do corpo. Não é apenas capaz de diferenciar os mais variados estímulos em segundos, mas também pode classificar a intensidade dos sinais em uma ampla faixa. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Denys Makarov do Instituto de Física de Feixes de Íons e Pesquisa de Materiais do HZDR, bem como o Laboratório de Eletrônica Macia liderado pelo Prof. Martin Kaltenbrunner na Linz University, conseguiram produzir uma contraparte eletrônica com características semelhantes. De acordo com os cientistas, seu novo sensor pode simplificar enormemente a interação entre humanos e máquinas, como Denys Makarov explica:"Os aplicativos em realidade virtual estão se tornando cada vez mais complexos. Portanto, precisamos de dispositivos que possam processar e discriminar vários modos de interação."

Os sistemas atuais, Contudo, trabalhe registrando apenas o toque físico ou rastreando objetos sem toque. Ambas as vias de interação agora foram combinadas pela primeira vez no sensor, que foi denominado um "sistema microeletromecânico magnético" (m-MEMS) pelos cientistas. "Nosso sensor processa os sinais elétricos das interações sem toque e tátil em diferentes regiões, "diz o primeiro autor da publicação, Dr. Jin Ge de HZDR, adicionando, "e desta forma, ele pode diferenciar a origem dos estímulos em tempo real e suprimir influências perturbadoras de outras fontes. ”A base para este trabalho é o projeto incomum que os cientistas desenvolveram.

Flexibilidade em todas as superfícies

Em uma película fina de polímero, eles primeiro fabricaram um sensor magnético, que se baseia no que é conhecido como Resistência ao Magneto Gigante (GMR). Este filme, por sua vez, foi selado por uma camada de polímero à base de silício (polidimetilsiloxano) contendo uma cavidade redonda projetada para ser precisamente alinhada com o sensor. Dentro deste vazio, os pesquisadores integraram um ímã permanente flexível com pontas em formato de pirâmide projetando-se de sua superfície. "O resultado lembra mais o filme plástico com enfeites ópticos, "comenta Makarov." Mas este é precisamente um dos pontos fortes do nosso sensor. "É assim que permanece excepcionalmente flexível:adapta-se perfeitamente a todos os ambientes. Mesmo em condições curvas, funciona sem perder sua funcionalidade. O sensor pode, portanto, ser facilmente colocado, por exemplo, na ponta do dedo.

É exatamente assim que os cientistas testaram seu desenvolvimento. Jin Ge elabora:"Na folha de uma margarida, colocamos um ímã permanente, cujo campo magnético aponta na direção oposta do ímã ligado à nossa plataforma. "À medida que o dedo agora se aproxima deste campo magnético externo, a resistência elétrica do sensor GMR muda:ela cai. Isso ocorre até o ponto em que o dedo realmente toca a folha. Neste momento, ele sobe abruptamente porque o ímã permanente embutido é pressionado mais perto do sensor GMR e, portanto, sobrepõe o campo magnético externo. "É assim que nossa plataforma m-MEMS pode registrar uma mudança clara de interação sem toque para interação tátil em segundos, "diz Jin Ge.

Clique em vez de clicar, clique, clique

Isso permite que o sensor controle seletivamente objetos físicos e virtuais, como demonstra um dos experimentos conduzidos pela equipe:em uma placa de vidro com a qual forneceram um ímã permanente, os físicos projetaram botões virtuais que manipulam as condições reais, como a temperatura ambiente ou o brilho. Usando um dedo no qual a "pele eletrônica" foi aplicada, os cientistas podiam primeiro selecionar a função virtual desejada sem toque por meio da interação com o ímã permanente. Assim que o dedo tocou a placa, a plataforma m-MEMS mudou automaticamente para o modo de interação tátil. Pressão leve ou forte pode então ser usada, por exemplo, para diminuir ou aumentar a temperatura ambiente de acordo.

Os pesquisadores reduziram uma atividade que anteriormente exigia várias interações para apenas uma. "Isso pode soar como um pequeno passo no início, "diz Martin Kaltenbrunner." A longo prazo, Contudo, uma interface melhor entre humanos e máquinas pode ser construída nesta base. "Esta" pele eletrônica "- além de espaços de realidade virtual - também poderia ser usada, por exemplo, em ambientes estéreis. Os cirurgiões podem usar os sensores para manusear equipamentos médicos sem tocá-los durante um procedimento, o que reduziria o perigo de contaminação.