Proč kapacitní displeje nehty nepoznají
Dotykové displeje ve smartphonech a tabletech fungují na principu kapacity. Celá plocha displeje je pokryta tenkou průhlednou vodivou vrstvou, která vytváří slabé elektrické pole. Když se tohoto pole dotkne vodivý materiál, třeba bříško prstu, elektrické pole se v daném místě naruší a přístroj tento výkyv vyhodnotí jako dotyk.
Nehet však elektrický proud nevede. Stejně jako gumová rukavice nebo tužka ho kapacitní displej prostě ignoruje. Lidé s dlouhými nehty jsou tak nuceni psát bokem prstu, přizpůsobit úchop a smířit se s větším počtem překlepů, dokud si na nový způsob ovládání nezvyknou. Podobný problém mají i lidé s mozoly na prstech, například kytaristé nebo tesaři, jejichž ztvrdlá kůže elektrický signál tlumí. Tomuto jevu se v anglicky mluvícím světě přezdívá „zombie finger".
Zdroj: American Chemical Society
Jak vznikl nápad na vodivý lak
Myšlenka na řešení tohoto problému vzešla z běžné situace. Studentka chemie Manasi Desaiová z Centenary College of Louisiana si všimla, jak se zdravotní sestra při odběru krve trápí se smartphonem, protože má dlouhé nehty. Když se jí zeptala, zda by vodivý lak na nehty uvítala, odpověď byla jasná. Společně s vedoucím výzkumu Joshuou Lawrencem, organometálickým chemikem, se pustili do práce.
Předchozí pokusy o podobný produkt sice existovaly, ale měly zásadní nevýhodu. Spoléhaly na uhlíkové nanotrubičky nebo kovové částice, které jsou potenciálně nebezpečné při vdechování a navíc omezují barevnou škálu. Výsledkem byly pouze černé nebo kovově třpytivé laky. Desaiová si dala za cíl vytvořit přípravek průhledný, netoxický a použitelný přes jakýkoli manikúrní podklad.
Padesát receptur a dva vítězní kandidáti
Cesta k funkční sloučenině vedla přes systematické testování. Desaiová postupně vyzkoušela třináct komerčních průhledných laků v kombinaci s více než padesáti různými aditivy. Z tohoto procesu vzešli dva kandidáti: taurin a ethanolamin.
Taurin je organická kyselina přirozeně přítomná v lidském těle a běžně dostupná jako potravinový doplněk - třeba v energetických nápojích. Ethanolamin zase dobře vede proud a dobře se mísí s lakem, má ale určitou míru toxicity. Samotný taurin byl sice netoxický, ale zanechával mírně zakalený povrch. Kombinace obou látek přinesla výsledek, který splňoval základní požadavky: průhlednost a schopnost aktivovat dotykový displej.
Zdroj: YouTube
Kyseliny a zásady místo kovů
Mechanismus fungování tohoto laku je přitom jiný, než by člověk čekal. Nejde o klasickou elektrickou vodivost. Přípravek nevede elektrický proud jako kov. Princip je postaven na acidobazické chemii. Taurin je kyselina, která má tendenci odevzdávat kladně nabité protony, zatímco ethanolamin je zásada, která protony přijímá. Když se lak dostane do kontaktu s elektrickým polem displeje, protony přeskakují mezi molekulami a způsobují dostatečnou změnu kapacity, aby ji displej rozpoznal jako dotyk.
Tento přístup nebyl od začátku záměrný. Výzkumníci testovali, co funguje, a teprve zpětně hledali vysvětlení. Mechanismus je zatím hypotézou, kterou bude třeba potvrdit dalším výzkumem.
Mohlo by vás zajímat
Co laku zatím chybí
Přes slibné výsledky v laboratorních podmínkách, kdy tuhý kousek laku uchycený pinzetou úspěšně aktivoval displej, je produkt od komerční dostupnosti ještě hodně vzdálen. Hlavní problém spočívá v tom, že při nanesení v běžně tenké vrstvě na nehet zůstává v laku příliš málo aktivních látek, aby displej dotyk spolehlivě registroval.
Ethanolamin se navíc rychle vypařuje, takže přípravek funguje jen několik hodin. Výzkumníci přitom usilují o trvanlivost v řádu dnů až týdnů. Aktuálně nejlépe fungující verze laku také není ideální po estetické stránce. Povrch je mírně zrnitý, což samozřejmě v módním průmyslu obstojí jen těžko.
Tým na Centenary College si podal předběžnou patentovou přihlášku a výzkum pokračuje. Zaměřit se chce zejména na zvýšení koncentrace taurinu v tenké vrstvě a na hledání netoxické náhrady za ethanolamin. Desaiové mezitím přinesl tento projekt stáž u kosmetické firmy L'Oréal.
Kdy se produkt dostane na trh?
Poctivá odpověď je: nikdo neví. Lawrence sám přiznává, že je v otázce komerčního potenciálu skeptický. Ne proto, že by výsledky nebyly zajímavé, ale proto, že mnoho výzkumných projektů narazí na neočekávanou překážku těsně před tím, než přejdou z kategorie „zajímavé" do kategorie „použitelné". Zatím jde o solidní proof-of-concept, který ukazuje, že do běžného kosmetického produktu lze vložit funkci, která s kosmetikou zdánlivě nemá nic společného.
Pokud se podaří dořešit trvanlivost a způsob aplikace, mohl by podobný přípravek pomoci nejen lidem s dlouhými nehty, ale i těm, kteří mají mozoly, pracují v rukavicích nebo jinak bojují s kapacitními displeji.
Zdroj: American Chemical Society, YouTube, Science news, Live science
video
