Màn hình xúc giác của Đại học California biến ánh sáng thành cảm giác vật lý

Các kỹ sư tại Đại học California, Santa Barbara (UCSB) đã công bố một công nghệ màn hình đột phá vào tháng 12 năm 2025, hứa hẹn thay đổi hoàn toàn cách chúng ta tương tác với giao diện kỹ thuật số. Công nghệ này có khả năng chuyển đổi trực tiếp ánh sáng được chiếu lên thành cảm giác chạm vật lý, đánh dấu một bước ngoặt lớn so với các phương pháp phản hồi xúc giác dựa trên rung động truyền thống. Đây là thành quả của nỗ lực nghiên cứu liên ngành, cho phép người dùng không chỉ nhìn thấy đồ họa động trên màn hình mà còn có thể cảm nhận chúng.

Nguồn cảm hứng cho nghiên cứu này đến từ Giáo sư Yon Visell, người đã đặt ra thách thức vào cuối tháng 9 năm 2021: làm thế nào để biến ánh sáng tạo nên hình ảnh thành một thứ gì đó có thể chạm vào được. Sau khoảng một năm mô hình hóa và đối mặt với nhiều thử nghiệm thất bại, vào tháng 12 năm 2022, nghiên cứu sinh Max Linnander đã trình diễn một nguyên mẫu hoạt động. Nguyên mẫu này chỉ bao gồm một điểm ảnh duy nhất, được kích hoạt bởi các xung ánh sáng từ điốt laser công suất thấp, mà không cần bất kỳ mạch điện tử tích hợp nào.

Cấu tạo của mỗi điểm ảnh là một buồng vi mô chứa một lớp than chì được niêm phong dưới màng silicon linh hoạt. Khi ánh sáng từ máy chiếu chiếu vào than chì, vật liệu này hấp thụ năng lượng và nóng lên nhanh chóng, khiến không khí bên trong buồng giãn nở. Sự giãn nở này đẩy màng ra ngoài, tạo thành một điểm lồi vật lý mà người dùng có thể cảm nhận được. Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm RE Touch, đặt tại Viện NanoSystems California (California NanoSystems Institute) thuộc UCSB, nhấn mạnh rằng thiết kế đơn giản này cho phép chuyển sự phức tạp từ bề mặt màn hình sang máy chiếu bên ngoài, mở đường cho các bề mặt xúc giác dẻo dai, linh hoạt.

Nguyên mẫu được các nhà nghiên cứu trình diễn bao gồm một ma trận gồm 1511 điểm ảnh có thể điều khiển độc lập, bố trí trên diện tích 15 nhân 15 centimet. Tốc độ phản hồi của hệ thống được đo trong khoảng từ 2 đến 100 mili giây, đủ nhanh để tạo ra các hiệu ứng xúc giác đủ động để mô phỏng chuyển động. Các nghiên cứu trên người dùng đã xác nhận tính hiệu quả cao của công nghệ này: những người tham gia đạt độ chính xác trên 90% khi xác định hướng di chuyển và xoay của vật thể, đồng thời có thể phân biệt các mẫu hình không gian và thời gian.

Công trình này, được công bố trên tạp chí Science Robotics, đại diện cho một bước tiến vượt bậc so với các giao diện xúc giác truyền thống, vốn đòi hỏi việc lắp đặt phức tạp các hệ thống dây dẫn và mảng động cơ. Đội ngũ UCSB, bao gồm các chuyên gia từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Kỹ thuật Điện và Kỹ thuật Máy tính, cùng với Chương trình Nghệ thuật và Công nghệ Truyền thông, đã thiết kế bề mặt xúc giác này trở nên thụ động về năng lượng. Đồng thời, hệ thống được tinh chỉnh để ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ gây khó chịu trên da người dùng.

Tiềm năng ứng dụng của công nghệ này rất rộng lớn, từ màn hình cảm ứng ô tô mô phỏng các nút điều khiển vật lý, sách điện tử với hình minh họa có thể sờ thấy, cho đến các bức tường kiến trúc thông minh phục vụ cho thực tế hỗn hợp. Vì ánh sáng vừa cung cấp khả năng hiển thị vừa truyền tải năng lượng, các bề mặt màn hình này không cần điện tử tích hợp. Điều này mở ra khả năng mở rộng quy mô lên các định dạng lớn hơn nhiều bằng cách sử dụng các máy chiếu laser hiện đại.