Розчинна електроніка. Інженери зі Стенфорда перетворили просту амінокислоту на джерело енергії
Інженери зі Стенфордського університету представили нову п'єзоелектричну плівку, виготовлену на основі амінокислоти гліцин. Ця розробка зберігає п'єзоелектричні властивості та є біосумісною і розчинною, що відкриває нові можливості для створення біоелектроніки та екологічних датчиків, які безпечно розкладаються в організмі або навколишньому середовищі. Результати дослідження опубліковані в журналі Advanced Functional Materials 13 жовтня.
Гліцин, найпростіша амінокислота, синтезується в організмі людини і входить до складу шкіри, кісткової тканини та зв’язок. Він також міститься в м’ясі та кометах. Проте, гліцин має свої проблеми: при контакті з водою він розпадається за лічені секунди, а природна кристалічна форма не демонструє п'єзоелектричного ефекту. Інженери вирішили ці проблеми за допомогою інженерного підходу, який включає кристалізацію гліцину в умовах нанообмеження під впливом електричного поля. Це дозволяє вирівняти кристали за полярністю.
Для стабілізації матеріалу були додані молекулярні стабілізатори, які запобігають переходу в небажану фазу, зберігаючи при цьому гнучкість. Гліцин поміщено в полімерну матрицю, що уповільнює його розчинення. Це поєднання дозволило зберегти п’єзоелектричні властивості суміші після 60 днів у водному середовищі. Наразі плануються випробування стабільності матеріалу за температури 37 °C та різних рівнів pH, що імітують умови шлунково-кишкового тракту.
Вівіан Фейг, один із розробників, зазначила: "Гліцин вирізняється своєю поширеністю, Ми чітко розуміємо, як його переробляти, наш організм легко його розщеплює, а сам матеріал є дешевим і доступним".
Чжуомінь Чжан також підкреслив важливість цієї розробки: "Це величезний крок уперед, що наближає технологію до реального застосування в природних умовах". Таким чином, нова п'єзоелектрична плівка на основі гліцину може стати важливим інструментом у розвитку екологічно чистих технологій.
Потенціал застосування
Розробка п'єзоелектричної плівки на основі гліцину має потенціал значно вплинути на галузі, пов'язані з біоелектронікою, завдяки своїй біосумісності та екологічній безпеці. Вона може застосовуватися в медичних технологіях, а також в екологічних датчиках, що потребують розкладання без шкоди для природи. Випробування, що заплановані на найближчий час, можуть підтвердити ефективність та стабільність цього нового матеріалу в реальних умовах, що, своєю чергою, може сприяти його подальшому впровадженню в промисловість.
Ця інновація у сфері біоелектроніки може стати основою для нових технологій, схожих на ті, що розробляють науковці в інших університетах. Наприклад, дослідження Техаського університету демонструє, як ефективно можна зберігати тепло в будівлях, що також має важливе значення для екології та енергозбереження.