Nano-baserede RFID-tags kunne erstatte stregkoder

Lange køer ved butikkernes kasser kan være historie, hvis en ny teknologi, som delvist er skabt på Rice University, bliver til virkelighed.

Risforskere, i samarbejde med et team ledet af Gyou-jin Cho ved Sunchon National University i Korea, har fundet frem til en billig, printbar sender, der kan være usynligt indlejret i emballagen. Det ville give en kunde mulighed for at gå en vogn fuld af dagligvarer eller andre varer forbi en scanner på vej til bilen; scanneren læste alle varer i kurven på én gang, samle dem op og opkræve kundens konto, mens du justerer butikkens lagerbeholdning.

Mere avancerede versioner kunne indsamle alle oplysninger om indholdet af en butik på et øjeblik, at lade en forhandler vide, hvor hver pakke er til enhver tid.

Teknologien rapporterede i marts-udgaven af ​​tidsskriftet IEEE-transaktioner på elektronenheder er baseret på en kulstof-nanorør-infunderet blæk til inkjet-printere, først udviklet i Rice lab of James Tour, T.T. og W.F. Chao Chair i kemi samt professor i maskinteknik og materialevidenskab og i datalogi. Blækket bruges til at lave tyndfilmstransistorer, et nøgleelement i radiofrekvensidentifikation (RFID) tags, der kan udskrives på papir eller plastik.

"Vi skal til et samfund, hvor RFID er en nøglespiller, " sagde Cho, en professor i trykt elektronikteknik ved Sunchon, som forventer, at teknologien modnes om fem år. Cho og hans team udvikler elektronikken såvel som rulle-til-rulle-udskrivningsprocessen, han sagde, vil bringe omkostningerne ved at printe mærkerne ned til en krone stykket og gøre dem allestedsnærværende.

RFID-tags er næsten overalt allerede. De bittesmå elektroniske sendere bruges til at identificere og spore produkter og husdyr. De er i pas, biblioteksbøger og enheder, der lader chauffører passere gennem betalingsautomater uden at grave efter ændringer.

Teknologien bag RFID går tilbage til 1940'erne, da Léon Theremin, opfinder af det selvnavngivne elektroniske musikinstrument hørt i så mange 50'er science fiction og gyserfilm, kom med et spionværktøj til Sovjetunionen, der hentede strøm fra og genudsendte radiobølger.

RFID selv blev til i 1970'erne og er blevet bredt vedtaget af forsvarsministeriet og industri for at spore skibscontainere, når de kommer rundt i verden, blandt mange andre anvendelser.

Men RFID-tags til dato er stort set siliciumbaserede. Papir- eller plastikmærker udskrevet som en del af en pakke ville reducere omkostningerne dramatisk. Cho forventer sin roll-to-roll teknik, som bruger en dybtryksproces i stedet for inkjet-printere, at erstatte stregkoderne, der nu er prydet på stort set alt, hvad du kan købe.

Cho, Tour og deres hold rapporterede i journalen om en tre-trins proces til at udskrive en-bit tags, inklusive antennen, elektroder og dielektriske lag, på plastfolie. Chos laboratorium arbejder på 16-bit tags, der ville indeholde en mere praktisk mængde information og også kunne udskrives på papir.

Cho stødte på Tours blæk, mens han tilbragte et sabbatår på Rice i 2005. "Professor Tour anbefalede først, at vi brugte enkeltvæggede kulstofnanorør til udskrivning af tyndfilmstransistorer, " sagde Cho.

Tours laboratorium støtter fortsat projektet i en rådgivende rolle og er lejlighedsvis vært for Chos studerende. Tour sagde, at Rice ejer halvdelen af ​​patentet, stadig afventende, som al teknologi er baseret på. "Gyou-jin har båret hovedparten af ​​dette, og det er hans eneste projekt, " sagde Tour. "Vi er rådgivere, og vi sender ham stadig råvarerne" - de enkeltvæggede kulstof nanorør, der produceres hos Rice.

Printbare RFID'er er praktiske, fordi de er passive. Mærkerne tænder, når de rammes af radiobølger på den rigtige frekvens og returnerer den information, de indeholder. "Hvis der ikke er nogen strømkilde, der er ingen levetidsgrænse. Når de modtager RF-signalet, de udsender, " sagde Tour.

Der er flere hindringer for kommercialisering. Først, enheden skal reduceres til størrelsen af ​​en stregkode, omkring en tredjedel af størrelsen af ​​den, der er rapporteret i avisen, sagde Tour. Sekund, dens rækkevidde skal øges.

"Lige nu, emitteren skal være ret tæt på tags, men det kommer hele tiden længere, " sagde han. "Den praktiske afstand til at få den til at ringe op til alle varer i din indkøbskurv er en meter. Men det ultimative ville være at signalere og få øjeblikkelig respons tilbage fra hver vare i din butik - hvad er der på hylderne, deres datoer, alt.

"Ved 300 meter, du er klar - du har realtidsinformation om hver vare på et lager. Hvis noget falder bag en hylde, du kender til det. Hvis et produkt er ved at udløbe, du ved at flytte den til fronten - eller til tilbudsspanden."

Tour dæmpede bekymringer om skæbnen for nanorør i emballage. "Mængden af ​​nanorør i et RFID-tag er sandsynligvis mindre end et picogram. Det betyder, at du kan producere en billion af dem fra et gram nanorør - en minimal mængde. Vores HiPco-reaktor producerer et gram nanorør i timen, og det ville være nok til at håndtere alle varer i hver Walmart.

"Faktisk, flere nanorør forekommer naturligt i miljøet, så det er ikke engang rimeligt at sige, at risikoen er minimal. Det er uendeligt lille."