Mänsklig hud är ett fascinerande multifunktionellt organ med unika egenskaper som härrör från sin flexibla och följsamma natur. Det möjliggör gränssnitt med yttre fysisk miljö genom många receptorer sammankopplade med nervsystemet. Forskare har försökt överföra dessa funktioner till konstgjord hud under lång tid, siktar på robotapplikationer.

Robotsystem är starkt beroende av elektroniska och magnetiska fältavkänningsfunktioner som krävs för positionering och orientering i rymden. Mycket forskning har ägnats åt implementering av dessa funktioner i en flexibel, överensstämmande form. De senaste framstegen inom flexibla sensorer och organisk elektronik har gett viktiga förutsättningar. Dessa enheter kan fungera på mjuka och elastiska ytor, medan sensorer uppfattar olika fysiska egenskaper och överför dem via avläsningskretsar.

För att nära replikera naturlig hud, det är nödvändigt att koppla ihop ett stort antal individuella sensorer. Denna utmanande uppgift blev ett stort hinder för att förverkliga elektronisk hud. De första demonstrationerna baserades på en rad individuella sensorer adresserade separat, vilket oundvikligen resulterade i ett enormt antal elektroniska anslutningar. För att minska nödvändiga ledningar, viktig teknik måste utvecklas - nämligen komplexa elektroniska kretsar, strömkällor och switchar måste kombineras med individuella magnetiska sensorer för att uppnå fullt integrerade enheter.

Forskare från Dresden, Chemnitz och Osaka har nu presenterat ett banbrytande aktivt matrismagnetiskt sensorsystem i en ny artikel som publicerades i Vetenskapliga framsteg . Sensorsystemet består av en 2 x 4 uppsättning magnetiska sensorer, ett organiskt bootstrap -skiftregister som krävs för att styra sensormatrisen, och organiska signalförstärkare. Alla elektroniska komponenter är baserade på organiska tunnfilmstransistorer och är integrerade i en enda plattform.

Forskarna har visat systemets höga magnetiska känslighet, och den kan förvärva den tvådimensionella magnetfältfördelningen i realtid. Det är också mycket robust mot mekanisk deformation, som böjning, veckning eller knäckning. Förutom full systemintegration, användningen av organiska bootstrap-skiftregister är ett mycket viktigt utvecklingssteg mot aktiv-matriselektronisk hud för robot- och bärbara applikationer.

Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, direktör vid Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden, säger, "Våra första integrerade magnetfunktioner bevisar att tunnfilms flexibla magnetiska sensorer kan integreras i komplexa organiska kretsar. De ultrakompatibla och flexibla egenskaperna hos dessa enheter är en oumbärlig funktion för moderna och framtida applikationer som mjuk robotik, implantat och proteser. Nästa steg är att öka antalet sensorer per yta samt att expandera den elektroniska huden för att passa större ytor. "