İlk icat edildiği dönemde bir ev kadar olan bilgisayarlar, günümüzde istediğimiz her yere götürebildiğimiz pratik cihazlara dönüştü. Bu dönüşüm çok daha küçük cihazların üretilmesiyle başarıldı. Peki bu boyutları daha da küçültüp mikroskopik tıbbi implantlar, iletişim cihazları gibi çok farklı yerlerde kullanmak mümkün müdür?
Bilgisayar, telefon ve küçük ev aletlerinde; hatta günümüzde elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon pilleri duymuşsunuzdur. Lityum-iyon batarya hücrelerinin çalışma prensibi hayli basittir, temelinde lityum iyonlarının anot ve katot olarak adlandırılan farklı iki iletken tabaka arasında gelip gitmesi vardır. Kullanım (deşarj) sırasında lityum iyonları anottan çıkar, katota geçer. Şarj esnasında ise bunun tam tersi olur ve lityum iyonları katottan ayrılarak anota geçer. Ayrıca iyonların hareketi sayesinde elektriksel olarak iletken olan bir ortam sağlayan elektrolit çözeltisi vardır. Bunu mikroskobik boyutta yapmak ise başlı başına ayrı bir çalışma alanıdır.
Harvard Üniversitesi ve Illinois Üniversitesindeki araştırmacılar, lityum iyonlarının türevlerinden biri anot için diğeri katot için elektrokimyasal mürekkepleri geliştirdiler. İstenilen şekli alıp katılaştığı zaman, saç inceliğindeki yapılara dönüşen bu mürekkebi kullanarak yaklaşık 1 mm çapında üç boyutlu lityum iyon pil üretmeyi başardılar. Gereken kimyasal ve elektriksel özelliklere sahip olan bu “mürekkep” kullanılarak yapılan pilin boyutu aşağı yukarı bir kum tanesinin boyutuyla aynıdır.
Bu mürekkepler 3 boyutlu (3B) yazıcıda kullanılarak istenilen yapı elde edilir. Bu iç içe girerek istiflenmiş yapıyı anlamak için iki tane seyrek dişli tarak düşünebiliriz. Biri anot yani eksi yüklü tarak diğeri de katot yani artı yüklü tarak olsun. Şimdi bu tarağı birbirinin içine soktuğumuzu düşünelim. İşte, çok çok küçük bir boyutta 3B yazıcı ile yazdırılarak elde edilen bu küçük yığınlar ufak bir kabın içine yerleştirilmiş oldu. Bu küçük kap, iyonların hareket etmesi için ortam hazırlayan elektrolit çözeltisi ile doldurularak pil tamamlandı. Böylelikle mikroskobik bir pil elde edilmiş oldu. Yapılan çalışmalara göre bu piller şu anki ticari pillerle karşılaştırılabilir.
Bu küçük piller; işitme cihazları, biyomedikal sensörler ve cilt tabanlı izleme cihazları gibi uygulamalarda kullanılarak tıbbi cihaz endüstrisinde büyük yararlar sağlayabilirler. Böcek boyutlu robotlar ve "drone"ların üzerindeki minik kameralar gibi cihazlara sıvı kullanmadan güç sağlamak için ince ve katı özellikte malzemelerin filmlerini kullanarak mikro pilleri geliştirilebilir. Ayrıca; küçük, 3B baskılı piller, Google Glass veya akıllı telefon kol saatleri gibi ürünlerin ağırlığını azaltarak giyilebilir teknolojinin geliştirilmesine de yardımcı olabilir.
