智能手机显示足够智能来感知你的唾液认真

想知道你是不是感冒了?也许不久的将来,你就能在你的智能手机上找到答案。

加拿大蒙特利尔理工大学(Polytechnique Montreal)的研究人员与玻璃制造商康宁公司(Corning)合作,通过开发一种能够分析玻璃表面液体的“智能”玻璃,正越来越接近于让这种功能在移动设备上成为现实。

恶心吗?也许吧。但这种能力可能会让智能手机、可穿戴设备和平板电脑在个人医疗、安全、食品和环境安全等方面发挥更大的作用。对于一个专注于在健康和健身方面发挥更大作用的移动设备行业来说,这些功能可能是必不可少的。苹果(Apple)、三星(Samsung)等公司一直在推出一系列与健康相关的应用、专注于健身的智能手机,以及追踪睡眠周期和步数的可穿戴设备。

研究人员说,这种玻璃可能会极大地推动移动医疗的发展,使设备能够评估唾液中的病原体,诊断疾病,或为糖尿病患者检测血液中的血糖水平。更广泛地说,这种材料还可以用来测量空气中的一氧化碳水平,或者在显示玻璃中嵌入一层额外的安全层——这里仅举几个例子。

对康宁来说,这可能是一款突破性的产品,如果失去苹果这个客户,公司将非常需要这款产品。有传言称,这家科技巨头将在iPhone显示屏上改用蓝宝石玻璃,而放弃康宁自有的耐用大猩猩玻璃,这将威胁康宁作为首选显示屏公司的地位。不过康宁表示,智能玻璃技术仍处于研究阶段,如果能成功推向市场,可能还需要数年时间。

新一代的功能是基于一种已经存在了大约20年的技术,但直到最近才得到关注。研究人员已经知道,他们可以把激光射入玻璃,创造出微小的嵌入路径——称为波导——可以用微小的光束来传输信息。

尽管这种技术潜力巨大,但进展缓慢。到目前为止,实验室制造的波导泄漏了太多的光,无法正常工作。

Polytechnique和康宁公司的研究人员认为,他们在解决泄漏问题上迈出了实质性的一步。他们在康宁公司的Gorilla Glass玻璃中开发出了光波导,其减少光泄漏的能力是以前的10倍。麻省理工学院的研究员杰罗姆·拉普特在测试了许多其他种类的玻璃后说,这一成就为研究小组带来了“哈利路亚”时刻。这项研究的结果上个月发表在《光学学会光学快报》杂志上。

这项技术仍需改进,但问题在于,电子产品制造商是否有兴趣在他们的移动设备上增加波导,更不用说人们是否会被说服往手机上吐唾沫。

“我们才刚刚开始,”康宁公司光学物理研究主任艾伦·埃文斯(Alan Evans)说。“我们可以想象所有这些东西,但我们需要市场的确认,说‘是的,这确实解决了一个问题。’”

研究人员使用了一种叫做飞秒激光的短脉冲激光,在大猩猩玻璃内部制造了波导,这种波导非常小,肉眼是看不见的。然后,他们用其他的微型激光器发射光束通过这些通道——类似于电流通过金属丝——来制造传感器。在用飞秒激光拍摄后,大猩猩玻璃内部几乎没有裂缝和缺陷,这使得它特别善于引导光线。

该团队开发了两种使用波导的移动工具:温度传感器和认证系统。温度传感器,使用一个直的和弯曲的波导管,测量一个人的温度或玻璃接触的任何温度。认证系统本质上是写在玻璃上的摩尔斯电码,然后用红外摄像机读取。这样的代码对每一部电话来说都是独一无二的,为设备提供了一个附加的安全层。

这些工具仍然是相当基本的,但可以提供积木,使更复杂的波导。康宁公司的埃文斯说,这可能使设备能够分析显示表面上的液体或测量周围的其他东西。“这不是科幻小说。这当然是可以想象的,”埃文斯谈到这种复杂的传感器时说。“它仍在研究中,但我们可以看到一条道路。”

除了给移动设备增加新的功能外,波导还可以成为制造透明电子产品的一种途径,就像在窗玻璃上的电脑一样——许多研究人员和公司使用各种其他技术也在追求这一概念。

如果波导能流行起来,康宁公司将获益良多。这家总部位于纽约康宁的公司已有163年的历史,生产用于智能手机、电视和实验室设备的玻璃。

最近,蓝宝石玻璃——一种由纯净的氧化铝制成的更坚硬的材料,用于高端手表、相机镜头和LED照明——威胁到了康宁作为顶级电子玻璃供应商的地位。设备制造商正在权衡使用蓝宝石的好处。据传,苹果正在考虑将备受期待的iPhone 6中的Gorilla Glass换成蓝宝石玻璃,后者由GT Advanced Technologies和京瓷(Kyocera)等公司提供。康宁曾公开批评蓝宝石玻璃,称这种竞争对手的材料更重、更贵,而且在智能手机上也不适用。

对康宁公司来说,潜在的好消息是蓝宝石玻璃似乎是一个糟糕的波导管道,因为它的晶体结构使其很难在不破坏材料的情况下写出路径。

康宁表示,苹果“仍然是一个有价值的客户”,并指出,自2007年推出iPhone以来,苹果一直向这家科技巨头提供Gorilla Glass玻璃。该公司计划在今年晚些时候推出新一代Gorilla Glass。

苹果没有回复记者的置评请求。

澳大利亚纳米光子学教授Saulius Juodkazis说:“如果把这种大猩猩玻璃与手机上的其他功能结合起来,它的寿命会更长。”Saulius Juodkazis负责协调光学学会对这项研究的评论。他没有参与这项研究。“Gorilla Glass可能会有一个强劲的未来。”

他说,需要更多的研究来充分了解是什么使大猩猩玻璃适合制作波导。Juodkazis补充说,新的玻璃材料不断从不同的公司出来,所以可能其他类型的玻璃也可以用来制作波导。

还有很多需要研究。与此同时,Lapointe和他的同事正在为温度传感器和认证系统申请专利,他们正在寻找行业合作伙伴继续开发这项技术。通过集中精力,这两种工具有可能在一年内整合到智能手机中。康宁公司的埃文斯说:“我们已经到了人们开始关心这个问题的时候了,而且可能会为此花钱。”