Grupa naukowców z Rice University we współpracy z zespołem badawczym z Sunchon National University działającym pod kierownictwem Gyou-jin Cho, stworzyła niedrogie, drukowane przenośniki, które mogłyby już od zaraz być stosowanymi w nowoczesnym systemie opakowań. Pozwoliłoby to konsumentowi na swobodne przejście z pełnym zakupów wózkiem sklepowym obok specjalnego czytnika – skaner odczytywałby wartość wszystkich zakupionych produktów i podliczał sumę pieniędzy, jaką trzeba za nie zapłacić. Co więcej, automatycznie maszyna będzie obciążała należnością konto klienta, co sprawi, że nie będzie trzeba mieć przy sobie gotówki.

Bardziej zaawansowane technologie mogłyby analogicznie zbierać informacje o wszystkich znajdujących się w danym sklepie produktach – klient wiedziałby, jakie towary są w danym sklepie aktualnie dostępne. Owa technologia została szczegółowo opisana w bieżącym wydaniu magazynu branżowego IEEE Transactions on Electron Devices. Polega ona na działaniu węglowego nanotuszu, którym będą wypełnianie specjalnie opracowane na Rice University drukarki. Pieczę nad badaniami sprawują James Tour oraz profesor Chao z wydziału chemii. Pomagają im liczni profesorowie z dziedziny inżynierii mechanicznej, fizyki i informatyki. Dzięki tuszowi powstają supercienkie przenośniki, kluczowe elementy w identyfikacji etykiet „radio-frequency” (RFID, ang. radio-frequency identification), która być może w niedalekiej przyszłości zastąpi tradycyjne już kody paskowe. Etykiety RFID mogą być drukowane zarówno na plastiku, jak i na papierze. „Naszym zamiarem jest wprowadzenie na rynek identyfikatorów RFID,” wyjaśnia Cho, profesor drukowanej inżynierii elektronicznej z Sunchon. Badacz zapewnia, że opracowana przez jego zespół badawczy technologia będzie gotowa do wprowadzenia na rynek w przeciągu pięciu najbliższych lat. Profesor Cho i jego współpracownicy są w trakcie opracowywania technologii zarówno elektronicznej, jak i  procesu drukowania „roll-to-roll”. Dzięki systemowi RFID znacznie zmniejszy się koszt drukowania etykiet do dosłownie groszowych kwot. Dlatego też, według ich twórców,  mogą się one stać popularne na całym świecie.

System nośników RFID jest już spotykany dosłownie w każdym zakątku kuli ziemskiej. Cieniutkie nośniki elektroniczne są używane do znakowania i identyfikacji produktów, a nawet do oznakowywania zwierząt. Znaleźć je można w paszportach, książkach w bibliotece oraz urządzeniach, które automatycznie przepuszczają kierowców przez punkty pobierania opłat na autostradach.
 
Technologia, na której opiera się system RFID sięga wstecz aż do lat czterdziestych, kiedy to Léon Theremin opracował na życzenie Związku Radzieckiego urządzenie szpiegowskie, które czerpało energią z retransmitowanych fal radiowych. Theremin jest także znany jako wynalazca specyficznego instrumentu muzycznego, którego nietypowe dźwięki usłyszeć było można często w horrorach i filmach science fiction z lat pięćdziesiątych.

System RFID powstał na dobre w latach siedemdziesiątych i szybko został zaadaptowany przez amerykańskie Ministerstwo Obrony. Zdobył też popularność w dziedzinie przemysłu, a dokładnie, zastosowano go w kontenerach cargo, jako że przemierzają one właściwie cały świat i mają wiele ponownych zastosowań.

Nośniki RFID w dużym stopniu bazują na silikonie. Drukowanie takich papierowych lub plastikowych etykietek obniżyłoby koszty ich produkcji w bardzo znacznym stopniu. Cho oczekuje, że opracowana przez niego technika roll-to-roll zastąpi standardowe kody kreskowe, które dziś znaleźć możemy na niemalże wszystkich produktach, jakie możemy kupić. Stanie się tak według niego, ponieważ jego technologia opiera się na grawiurze, a nie na drukarkach atramentowych.

Cho, wraz z Tourem i ich zespołem badawczym opublikowali wyniki swoich prac, w których przedstawiają, między innymi, trójstopniową metodę drukowania identyfikatorów. Na nośnik składają się antena, elektrody i warstwy dielektryczne. Wszystko jest złożone na specjalnej folii. Laboratorium Chaba pracuje w chwili obecnej nad dokładniejszym opracowaniu procesu drukowania etykiet, który umożliwiłby ich druk także na zwykłym papierze. Profesor Cho natknął się na badania prowadzone przez Toura w trakcie jego  stażu na Rice University w roku 2005. „Profesor Tour jako pierwszy zasugerował, że system nanoetykiet bazujących na włóknach węglowych mógłby okazać się skuteczną metodą identyfikacji produktów,” twierdzi Cho.
Leboratorium profesora Tour w dalszym ciągu wspiera prowadzone przez Cho i jego zespół badania. Tour uważa, że to Rice University należy się połowa patentu, który ma zostać w najbliższej przyszłości przyznany – to tam opracowano technologię, na której system bazuje. „Profesor Cho najbardziej dbał o kontynuacje badań, więc można śmiało powiedzieć, że to jego dzieło,” tłumaczy Tour. „My byliśmy jedynie doradcami; dostarczaliśmy teorię, którą on zamieniał w praktykę – stworzył nośniki RFID właśnie na Rice University.
Drukowane nośniki RFID są tak niebywale praktyczne ze względu na swoją pasywność. Identyfikatory te „nabierają mocy” tylko, gdy nałoży się na nie wiązkę fal radiowych o odpowiednio dobranej częstotliwości – wtedy dostarczają nam informacji, które są na nich zawarte. „Jeśli nie dysponuje się w danej chwili falami radiowymi, nie ma obawy – etykiety RFID nie mają daty ważności. Kiedy otrzymają one sygnał fal radiowych, zaczną emitować informacje,” wyjaśnia profesor Tour.

Istnieje jednak kilka przeszkód stojących na drodze do komercjalizacji produktu. Według Toura, przede wszystkim, wielkość identyfikatorów RFID musi zostać zmniejszona do wielkości kodu kreskowego – na razie RFID są trzy razy większe. Uczony dodaje także, że drugim problemem jest fakt, iż zasięg etykiet RFID musi wzrosnąć. „Na razie sytuacja wygląda tak, że urządzenie emitujące fale radiowe musi znajdować się w dużej bliskości z etykietą RFID. Lecz stopniowo zwiększamy dystans, który ma dzielić oba obiekty,” relacjonuje profesor Tour. „Właściwym dystansem, który pozwoli na to, by skaner mógł odczytać nośniki z wszystkich produktów w naszym sklepowym wózku jest odległość jednego metra. Lecz naszym założeniem docelowym jest stworzenie takiego sprzętu, który pozwoliłby na odebranie informacji z każdego znajdującego się w sklepie produktu – dane o wszystkich towarach znajdujących się na półkach sklepowych, ich datach produkcji i ważności itd.,” dodaje uczony. „Dysponując odpowiednim urządzeniem, będzie można wiedzieć o wszystkich towarach znajdujących się, na przykład, w hurtowni czy magazynie. Jeśli jakiś towar zsunie się za półkę - będzie o tym wiadomo. Jeśli będzie się zbliżała data wygaśnięcia ważności towaru – będzie wiadomo, że trzeba go natychmiast usunąć,” wyjaśnia Tour.

Tour usilnie zmniejsza obawy ludzi odnośnie nanosystemu identyfikowania RFID. „Ilość nanorurek składających się na etykietę RFID jest prawdopodobnie mniejsza niż pikogram. Oznacza to, że można wyprodukować ponad trylion etykiet RFID z zaledwie jednego grama nanorurek – są to dosłownie śladowe ilości. Będący do naszej dyspozycji reaktor HiPco produkuje gram nanorurek na godzinę – to tempo, które spokojnie pozwoli na wykonanie etykiet do każdego istniejącego supermarketu.
„Warto też zauważyć, że nanorurki naturalnie pojawiają się w środowisku, co jest dowodem na to, że opracowywana przez nas technologia niesie za sobą nieskończenie małe ryzyko,” uspokaja naukowiec.
Współautorami badań są: absolwentka Rice University Ashley Leonard; Minhun Jung, Jinsoo Noh oraz Gwangyong Lee z Sunchon National University; Jaeyoung Kim, Namsoo Lim, Chaemin Lim, Junseok Kim, Kyunghwan Jung oraz Hwiwon Kang z Printed Electronics Research Center, Paru Corp. z Sunchon w Korei.

Źródło: www.sciencedaily.com