Từ vảy cá đến điện tử mềm: khi semiconductor bắt đầu học cách sống cùng cơ thể chúng ta
Có một thay đổi khá thú vị đang diễn ra trong thế giới semiconductor.
Trong nhiều thập kỷ, điện tử được xây dựng xung quanh những vật liệu rất “vô cơ”: silicon, kim loại, oxide, thủy tinh…
Nhưng khi con người muốn đưa thiết bị điện tử lại gần cơ thể hơn, những vật liệu cứng và ổn định đó bắt đầu bộc lộ giới hạn.
Da thì mềm.
Cơ bắp co giãn.
Mạch máu chuyển động.
Não liên tục phát ra tín hiệu điện.
Một con chip silicon hoạt động rất tốt trong một chiếc máy tính, nhưng đặt một thiết bị cứng như vậy trực tiếp lên hoặc vào mô sống lại là một câu chuyện hoàn toàn khác.
Và đó là lúc bioelectronics – điện tử sinh học bắt đầu trở nên thú vị.
Khi semiconductor phải “học” cách sống với cơ thể
Các nhà nghiên cứu đang phát triển những giao diện nơi vật liệu bán dẫn và vật liệu sinh học có thể tương tác với nhau.
Không chỉ để đo nhiệt độ hay nhịp tim.
Mục tiêu lớn hơn là tạo ra các thiết bị có thể cảm nhận tín hiệu sinh học, kích thích mô, ghi nhận hoạt động của tế bào hoặc giao tiếp với hệ thần kinh.
Các nghiên cứu về semiconductor–biointerface đã chỉ ra rằng semiconductor vô cơ có thể được sử dụng để tạo ra những giao diện điện tử với protein, tế bào và thậm chí các mô, nhờ khả năng chuyển đổi tín hiệu sinh học thành tín hiệu điện hoặc quang học.
Nói đơn giản:
Con chip không còn chỉ nói chuyện với máy tính.
Nó bắt đầu học cách nói chuyện với cơ thể.
Và đây là lúc câu chuyện bắt đầu rẽ sang một hướng khá bất ngờ.
Vậy… cá liên quan gì?
Vảy cá vốn là một loại phế phẩm.
Nhưng nhìn dưới kính hiển vi, nó lại là một cấu trúc vật liệu khá đặc biệt.
Vảy cá chủ yếu gồm collagen type I và hydroxyapatite, với cấu trúc phân cấp rất có tổ chức. Chính đặc điểm này khiến vảy cá được nghiên cứu như một loại biomaterial có tiềm năng cho nhiều ứng dụng, trong đó có cả flexible electronics.
Nói cách khác:
Thứ mà chợ cá thường bỏ đi lại chứa một cấu trúc vật liệu mà các nhà khoa học có thể khai thác.
Đây không phải chuyện trên phim khoa học viễn tưởng.
Năm 2023, một nhóm nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị phát điện triboelectric từ vảy cá, với mục tiêu thu năng lượng từ chuyển động cơ học để cấp nguồn cho các thiết bị IoT không cần pin. Thiết bị thử nghiệm thậm chí có thể thắp sáng 90 LED và bật một chiếc máy tính.
Và trong năm 2026, nghiên cứu tiếp tục đi theo hướng này: một công trình về vật liệu điện tử mềm đã sử dụng vảy cá thải bỏ để tạo màng triboelectric có khả năng phân hủy sinh học và dùng cho cảm biến xúc giác tự cấp nguồn.
Điều đáng chú ý ở đây không phải là:
“Chúng ta sắp làm chip bằng vảy cá.”
Không.
Điều đáng chú ý hơn là:
Chúng ta đang tìm cách làm cho điện tử bớt phụ thuộc vào những vật liệu cứng, khó phân hủy và không tương thích với cơ thể.
Và vảy cá chỉ là một phần của câu chuyện
Một hướng nghiên cứu rộng hơn đang phát triển rất nhanh: sử dụng protein, peptide và các vật liệu sinh học trong electronics.
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu những vật liệu như protein và peptide cho các thiết bị điện tử mềm nhờ khả năng tương thích sinh học, khả năng tạo màng và những đặc tính truyền điện đặc biệt của chúng. Thậm chí đã có các nghiên cứu về transistor, bộ thu năng lượng và linh kiện quang điện dựa trên vật liệu protein/peptide.
Cùng lúc đó, các vật liệu 2D như graphene đang được nghiên cứu để tạo ra những giao diện điện tử mỏng và mềm hơn, có thể tiếp xúc với da hoặc các cơ quan sống.
Và hướng đi này đang tiến thêm một bước.
Tháng 6/2026, Nature Electronics công bố nghiên cứu về một hệ thống sử dụng CMOS chip để điều khiển quá trình tổng hợp DNA bằng enzyme. Một mảng gồm 256 cặp điện cực được tích hợp trên chip có thể kiểm soát môi trường hóa học cục bộ và thực hiện tổng hợp DNA song song.
Đây là một ý tưởng rất đáng chú ý:
chip điều khiển hóa học → hóa học tạo DNA → DNA trở thành vật liệu lưu trữ dữ liệu.
Semiconductor và biology không còn đứng ở hai thế giới tách biệt nữa.
Chúng bắt đầu trở thành hai lớp của cùng một hệ thống.
Có thể đây mới là bước tiến thú vị nhất
Suốt một thời gian dài, câu hỏi của semiconductor là:
“Làm thế nào để tạo ra transistor nhỏ hơn, nhanh hơn và tiết kiệm điện hơn?”
Nhưng khi điện tử đi vào y tế, wearable devices, cảm biến sinh học và giao diện thần kinh, câu hỏi bắt đầu thay đổi:
“Làm thế nào để một thiết bị điện tử có thể tồn tại bên cạnh một cơ thể sống mà không phá vỡ nó?”
Đó là một bài toán hoàn toàn khác.
Cơ thể không phải một bảng mạch.
Nó ấm, ẩm, mềm, chuyển động và liên tục thay đổi.
Vì thế, tương lai của electronics có thể không chỉ là những con chip ngày càng nhỏ.
Nó còn có thể là những thiết bị:
mềm hơn, linh hoạt hơn, tương thích sinh học hơn và thậm chí có khả năng phân hủy sau khi hoàn thành nhiệm vụ.
Và ở đâu đó trong chuỗi nghiên cứu ấy, một thứ tưởng như chẳng liên quan đến semiconductor — một chiếc vảy cá bị bỏ đi — lại trở thành một ví dụ khá đẹp về cách ngành điện tử đang thay đổi.
Có lẽ tương lai của semiconductor không chỉ nằm trong việc con người làm vật liệu ngày càng giống máy móc.
Mà còn nằm ở việc:
con người học cách làm máy móc ngày càng giống thế giới tự nhiên.