Ученые из университета штата Джорджия (США) сообщили об
открытии, которое в перспективе позволяет получить питание для вживляемой в
тело человека электроники от внутренних источников, таких как глюкоза.
Открытие заключается в разработке технологии для выращивания так называемых
молекулярных щеток, способных проводить электрический заряд от ферментов,
превращающих химическую энергию глюкозы в электрическую.
Авторами технологии молекулярных щеток стали химик Джейсон
Локлин (Jason Locklin), а также студенты-дипломники Николас Маршал (Nicholas
Marshal) и Кайл Сонтаг (Kyle Sontag). По словам Локлина, человеческий организм
полон энергии, однако ее очень трудно извлечь. Сам организм, например,
использует специальные ферменты или энзимы – это белковые молекулы, выполняющие
преобразование энергии. Трудность заключается в том, что эти молекулы защищены
особым изолирующим слоем, который не позволяет передавать электроны, которые
можно было бы использовать для питания различных имплантов – искусственной
улитки для людей с нарушением слуха, кардиостимуляторов и даже искусственных
конечностей.
Для создания своих молекулярных щеток (Molecular brushes - название
происходит от щеток электродвигателей и генераторов) авторы использовали
молекулы органических веществ, больше известных в качестве растворителей
тиофена и бензола. Эти молекулы соединяются с поверхностью металлической
подложки и создают упорядоченные цепочки с помощью так называемой контролируемой
привитой полимеризации. Принцип создания щеток схож с прививанием черенков на
деревья – каждая щетинка выращивается из тонкой пленки полимера, покрывающей
металлическую подложку. Готовые щетинки образуют плотный слой с заданными
свойствами.
По словам Локлина, красота органических полупроводников
состоит в изменчивости их свойств в зависимости от размера и количества
повторяемых молекулярных участков. Тот же тиофен является хорошим изолятором,
но при соединении множества молекул в одну цепочку приобретает свойства
проводника. Возможность контролируемого изменения свойств таких полимерных
структур открывает возможность их использования в электронных датчиках,
транзисторах и диодах.
Молекулярные щетки Локлина с соавторами в перспективе могут
привести к созданию разного рода имплантов, которые будут напрямую получать
питания из химических источников энергии внутри человека – подобные щетки
теоретически позволяют перенести заряд из активной зоны фермента, разлагающего
глюкозу, и передать этот заряд в электронное устройство, обеспечив ему
постоянное и возобновляемое питание без накопления и выброса вредных отходов.
Получается, что скоро мы можем увидеть электронные импланты, не требующие
использования аккумуляторов, топливных батарей или иных элементов питания – всю
энергию такие устройства смогут получать из естественного источника с помощью
естественных химических процессов.
Подробнее об молекулярных щетках и их перспективах в
создании новых источников питания для протезов и имплантов можно прочитать на
сайте EurekaAlert.
По материалам DailyTech.
|
