Trong tương lai mỗi chiếc smartphone có thể trở thành một trung tâm đo lường chất lượng không khí di động.
Ô nhiễm không khí liên quan đến bụi rất mịn, chẳng hạn như các hạt siêu nhỏ pm2.5, đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, ô nhiễm không khí góp phần gây ra hơn bốn triệu ca tử vong sớm mỗi năm. Trong khi các hạt pm10 có đường kính 10 micron trở xuống cũng có thể xâm nhập vào phổi của chúng ta thì các hạt pm2.5 mịn và nhỏ hơn càng nguy hiểm hơn, vì chúng có thể xuyên qua hàng rào phổi, đi thẳng vào máu và qua phơi nhiễm mãn tính gây ra các dạng bệnh tim mạch và hô hấp nghiêm trọng, cùng nhiều vấn đề sức khỏe khác.
Hiện nay, nồng độ của các hạt pm2.5 có thể được đo lường thông qua các trạm quan trắc đặt xung quanh các thành phố và khu vực và các quốc gia thường sử dụng một mạng lưới toàn quốc các trạm này để theo dõi xu hướng chất lượng không khí. Nhưng các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Graz của Áo (TU Graz) đang nghiên cứu một giải pháp linh hoạt, nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí hơn để có thể cảnh báo người dùng cá nhân về các điều kiện nguy hiểm về không khí trong thời gian thực.
Cảm biến, hình vuông màu đen ở giữa bảng, có kích thước 12 x 9 x 3 mm.
Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã hợp tác với nhà sản xuất chất bán dẫn Ams AG và các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Silicon Austria để lấy các thiết bị được sử dụng trong các thiết bị giám sát chất lượng không khí thông thường và thu nhỏ chúng xuống kích thước nhỏ nhất có thể. Kết quả của nỗ lực này là một cảm biến có kích thước 12 x 9 x 3 mm, tức là chỉ nhỏ hơn một chút so với khi xếp cặp hai đồng xu 1 euro chồng lên nhau.
“Cảm biến đang ở ngay giới hạn khả thi về mặt vật lý và kỹ thuật, liên quan đến rất nhiều thủ thuật để hoạt động ở kích thước này”, Paul Maierhofer, người dẫn đầu cuộc nghiên cứu cho biết.
Với kích thước này, cảm biến có thể dễ dàng được tích hợp vào điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh hoặc vòng thể dục đeo tay để theo dõi không khí nhằm tìm các chất hạt mịn trong thời gian thực và thậm chí cảnh báo cho người dùng khi mức độ xung quanh họ cao tới ngưỡng nguy hiểm. Nhóm nghiên cứu hình dung điều này sẽ giúp người dùng hình thành thói quen lành mạnh bằng cách đưa ra bức tranh rõ ràng hơn về các nơi ô nhiễm tích tụ trong khu vực địa phương họ sống.
Cảm biến nhỏ như này có thể dễ dàng được tích hợp vào điện thoại thông minh.
Alexander Bergmann, người đứng đầu Viện Hệ thống Cảm biến và Đo lường Điện tại TU Graz và là người giám sát nghiên cứu tiến sĩ của Paul Maierhofer cho biết: “Người dùng có thể nhận biết và tránh các tuyến đường đặc biệt ô nhiễm khi chạy bộ hoặc trên đường đi làm.”
Hơn nữa, nhóm nghiên cứu cho biết cảm biến này cũng có thể được sử dụng trong nhà hoặc trong các ứng dụng cục bộ ngoài trời, với chi phí thấp hơn đáng kể so với các giải pháp hiện có.
“Việc giám sát toàn diện và khép kín chất lượng không khí cho đến nay đã thất bại do kích thước, độ phức tạp và chi phí của các cảm biến đo lường hiện có”, ông Bergmann cho biết. “Và cảm biến hạt của chúng tôi đã lấp đầy một khoảng trống ở đây”.