Phát triển lưỡi nhân tạo biết "nếm và học" đầu tiên trên thế giới

Theo Sức khỏe & Đời sống, công trình nghiên cứu này được đăng tải trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ (PNAS), mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi từ kiểm soát an toàn thực phẩm, phát hiện sớm bệnh tật, đến hỗ trợ các phòng thí nghiệm trong việc phân tích mẫu chất lỏng.

Lưỡi nhân tạo này được tạo nên từ màng graphene oxide - những tấm carbon siêu mỏng hoạt động như bộ lọc phân tử. Khác với bộ lọc thông thường, chúng không tách rời các hạt lớn mà làm chậm chuyển động của ion trong chất lỏng, cho phép thiết bị nhận biết và "ghi nhớ" hương vị.

Trong các thử nghiệm, hệ thống đã phân biệt chính xác bốn vị cơ bản gồm ngọt, chua, mặn và đắng với độ chính xác từ 72,5% đến 87,5%. Đặc biệt, khi "nếm" các loại đồ uống phức tạp như cà phê hay Coca-Cola, độ chính xác tăng lên đến 96%, nhờ cấu trúc điện tử đặc trưng của những hỗn hợp này giúp hệ thống dễ dàng nhận dạng hơn.

Điểm đột phá lớn nhất nằm ở khả năng cảm nhận và xử lý thông tin ngay trong chất lỏng. Trước đây, các thiết bị tương tự phải đưa toàn bộ dữ liệu thu được ra máy tính bên ngoài để phân tích, khiến việc nhận diện bị hạn chế. Với thiết kế mới, quá trình xử lý diễn ra ngay tại môi trường lỏng, giữ nguyên trạng thái ion tự nhiên của hương vị và mang lại kết quả chính xác hơn.

Theo Vnexpress, lưỡi nhân tạo hoạt động bằng cách hòa tan hợp chất hóa học trong chất lỏng, sau đó phân hủy thành ion. Các ion đi qua lớp carbon chuyên dụng tạo ra những kênh cực nhỏ, mỏng hơn hàng nghìn lần so với sợi tóc người, cho phép chúng tạo ra mẫu riêng báo hiệu hương vị của hợp chất hóa học ban đầu. Hệ thống sau đó "học" về mẫu này và nhận diện hương vị chính xác hơn khi sử dụng liên tục.

Một sáng tạo quan trọng nằm ở cách nhóm nhà nghiên cứu làm chuyển động ion qua các kênh chậm hơn 500 lần so với bình thường, nhờ đó hệ thống có thể "ghi nhớ" mỗi hương vị mà nó từng gặp lâu tới 140 giây thay vì vài mili giây, tùy theo độ dày lớp màng.

Công nghệ lưỡi nhân tạo có thể giúp phát hiện bệnh sớm thông qua phân tích hương vị, xác định tác động của thuốc và hỗ trợ người mất vị giác do rối loạn thần kinh hoặc đột quỵ. Lưỡi nhân tạo cũng có thể giúp cải thiện kiểm tra an toàn thực phẩm, kiểm soát chất lượng trong sản xuất đồ uống và theo dõi nguồn cung cấp nước.

Yong Yan, giáo sư hóa học ở Trung tâm Khoa học nano và Công nghệ Trung Quốc, thành viên nhóm nghiên cứu, thừa nhận hệ thống vẫn quá cồng kềnh cho ứng dụng thực tế, đồng thời cần cải thiện độ nhạy. Nhóm sẽ tiếp tục giải quyết thách thức về mở rộng sản xuất, cải thiện hiệu suất và tích hợp thêm cảm biến cho sản phẩm.