เครื่อง​คอมพิวเตอร์นั้นเคยมีขนาดใหญ่โตมโหฬาร พูดง่ายๆคือใหญ่เท่ากับห้องทั้งห้อง และมันก็วิวัฒนาการลดขนาดเล็กลงเรื่อยๆ จนขึ้นมาวางบนโต๊ะกลายเป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ลดขนาดเล็กลงอีกกลายเป็น Notebook ลดขนาดลงเป็นมือถือ และในที่สุดเมื่อปี 2561 ที่ผ่านมา​ ก็มีผู้พัฒนา​ลดขนาดมันลงจนมีขนาดเล็กกว่าเมล็ดข้าว นั่นคือ 0.3 มิลลิเมตร

คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กกว่าเมล็ดข้าว​ที่ว่่านี้ มีแนวโน้มว่าจะถูกพัฒนาต่อเนื่องเพื่อใช้ประโยชน์ทางการแพทย์เช่น การส่งเข้าไปในร่างกายมนุษย์ เพื่อตรวจหาเซลล์มะเร็ง

ปัญหาของคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กพรุ่งนี้คือแหล่งจ่ายพลังงาน ในเบื้องต้นผู้ออกแบบคอมพิวเตอร์​ชนิดนี้ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากเซลรับแสงจำพวกโฟโตวอลเทอิก ซึ่งก็จะมีปัญหาเมื่อส่งเข้าไปในร่างกายมนุษย์ที่มีแต่ความมืด

การออกแบบแบตเตอรี่ขนาดเล็กจิ๋วจึงเป็นคำตอบ ซึ่งสำหรับ​คอมพิวเตอร์ที่เล็กกว่าเมล็ดข้าวนั้น การย่อขนาดแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์ให้พอดีกับขนาดดังกล่าว เป็นเรื่องที่ท้าทายมาก และต้นแบบของแบตเตอรี่ที่ทำสำเร็จแล้วนะน่าจะมีขนาด ใหญ่กว่าพริกเกลือเล็กน้อยเท่านั้น

เทียบขนาดแแบตเตอรี่​กับผลึกเกลือ​

ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย Oliver Schmidt จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Chemnitz ในประเทศเยอรมนี​ เสนอให้มีการออกแบบแบตเตอรี่ขนาดไมโครที่ใช้โครงสร้างหลักๆในลักษณะการพับแผ่นฟิลม์​เคมีเหมือนการพับกระดาษโอริกามิ ที่หากทำสำเร็จก็จะปฏิวัติวงการคอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วและอย่างแท้จริง

ในแบตเตอรี่ขนาดปกติที่ใช้ในโน๊ตบุ๊คนั้น จะใช้ ลักษณะของเคมีเหลวมาทำเป็นอีเล็กโตไลค์ แต่ในแบตเตอรี่​ขนาดไมโครนั้น เราไม่อาจใช้เคมีเหลวได้ ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงใช้วิธีย่อขนาดโดยบีบอิเล็กโทรไลต์ชนิดของแข็งเอาไว้ระหว่างไมโครชิปสองตัวที่เคลือบเอาไว้ด้วยฟิล์มอิเล็กโทรดที่บางมาก ทำหน้าที่เป็น Separators (ตัวกั้น) แอโนดหรือขั้วบวก​ ออกจากแคโทดหรือขั้วลบ

และด้วยขนาดความเล็กของมันทำให้ไม่สามารถพับได้ นักวิจัยเลยเปลี่ยนใช้วิธีม้วนแทนการพับ ( ลองนึกถึงขนมปังแยมโรล)​ แต่ด้วยวิธีการม้วนนี่เองทำให้สามารถเพิ่มพื้นที่ของหน้าสัมผัสได้เป็นอย่างมากแม้ถูกจำกัดขนาดเอาไว้

แต่แม้จะเลือกใช้วิธีการม้วนทานการพับ ก็ยังติดปัญหาเรองจากเราไม่สามารถใช้แรงภายนอกในการม้วนวัสดุขนาดเล็กแบบนั้นได้ นักวิจัยเลือกใช้เทคนิคที่เรียกว่าไมโครโอริกามิ (micro-origami)​ ด้วยการใช้แรงตึงทางกลให้มันม้วนด้วยตัวของมันเองเหมือนม่านหน้าต่างโดยการตรึงข้างหนึ่งของแผ่นเคมีเอาไว้ และในที่สุดก็สามารถม้วนแบตเตอรี่จิ๋วให้ลงไปอยู่ในพื้นที่ขนาด 0.04 ตาราง​มิลลิเมตร​ ได้สำเร็จ

จากการทดสอบต้นแบบแบตเตอรี่จิ๋วดังกล่าว ทีมนักวิจัยพบว่านอกจากสามารถชาร์จประจุได้ใหม่แล้วมันยังสามารถจ่ายพลังงานได้นานถึง 10 ชั่วโมง ซึ่งถือว่าเป็นผลงานที่น่าพอใจ

ทีมงานยอมรับว่ายังต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมอีก แต่ยังน้อยต้นแบบ ดังกล่าวก็ได้สร้างกำลังใจและถือเป็นหมุดหมายสำคัญสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ขนาดเล็กจิ๋วในอนาคต

ทีมงานตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานครั้งนี้ลงในวารสาร Advanced Energy Materials.