Die selbst auferlegte Herausforderung bestand darin, in der Lage zu sein, durch Haare zu spüren – eine weitaus herausforderndere Situation als die Wahrnehmung auf nackter Haut.
Ausgangsmaterial für die Elektroden ist ein Siliziumwafer mit einer dünnen Siliziumkarbid-Oberfläche.
Lithographie und Ätzen wurden verwendet, um eine Anordnung von Sechsecken zu strukturieren und diese dann in kurze sechseckige Siliziumsäulen mit einem Durchmesser von etwa 100 μm und einer Höhe von 10 μm zu ätzen, immer noch mit einer 500 nm dicken SiC-Schicht darauf.
Mittels temporärer Vernickelung und thermischer Behandlung wurde die Oberseite des SiC in polykristallines Graphen umgewandelt, wobei der Nickelsilizid-Abfall chemisch entfernt wurde.
Acht dieser Elektroden, jede ~1cm3 im Bereich, wo an einem breiten Gummistreifen befestigt und über dem visuellen Kortex am Hinterkopf eines Freiwilligen – ein Teil der Kopfhaut, der sowohl stark gekrümmt als auch typisch behaart ist – in diesem Fall mit 5 mm Stoppeln, gebunden wurde.
Nach Angaben des Teams aus der gesamten Universität Technologie Nasse Ag-AgCl-Elektroden in Sydney erreichen typischerweise einen Kontaktwiderstand von 5–30 kΩ (50 Hz) und ein Signal-Rausch-Verhältnis von 30 ± 5 dB, was genau das ist, was sie im Kontrollteil dieses Experiments erreichten. Sie sagten, dass herkömmliche Trockenelektroden selbst auf nackter Haut tendenziell Werte von über 200 kΩ und 5 ± 3 dB erreichen.
Die acht trockenen mikrobearbeiteten Silizium-Graphen-Elektroden erzielten unterschiedliche Werte, von 5 ± 5 dB bis 25 ± 5 dB (im Durchschnitt ~ 15 dB) über 5 mm Haar, und die Forscher argumentieren, dass der Wechsel zu einem benutzerdefinierten Helm vom Ad-hoc-Gummiband den Durchschnitt näher anheben könnte auf die 25dB Zahl.
Bei einer Demonstration der Elektroden wurde ein Roboterhund durch die acht Elektroden gesteuert, wobei der Freiwillige auf eines von mehreren weißen Quadraten auf einem Display blickte, je nachdem, was der Roboter tun musste.
Jedes der Quadrate blitzte anders, etwas, das von den trockenen Elektroden durch den Schädel, die Kopfhaut und das Haar vom visuellen Kortex aufgenommen werden konnte.
„Obwohl die neuen Elektroden noch nicht ganz so gut funktionierten wie die Nasssensoren, sagen die Forscher, dass diese Arbeit einen ersten Schritt zur Entwicklung robuster, einfach zu implementierender Trockensensoren darstellt, um die Anwendungen von Gehirn-Maschine-Schnittstellen zu erweitern“, heißt es die Universität.
Die Arbeit wird ausführlich in „Noninvasive sensors for brain-machine interface based on micropatterned epitaxial graphene“ behandelt, veröffentlicht in ACS Applied Nano Materiels (ganzes Papier kann ohne Bezahlung gelesen werden).