Автор AZoNano сен. 16 2020

Наногенераторы, способные преобразовывать механическую энергию в электричество, обычно изготавливаются из оксидов металлов и перовскитов на основе свинца. Но эти неорганические материалы не являются биосовместимыми, поэтому продолжается гонка за созданием природных биосовместимых пьезоэлектрических материалов для сбора энергии, электронных датчиков и стимуляции нервов и мышц.

Исследователи из Университетского колледжа Дублина и Техасского университета в Далласе решили исследовать нанотрубки на основе пептидов, поскольку они будут привлекательным вариантом для использования в электронных устройствах и для приложений сбора энергии.

В журнале Journal of Applied Physics изданном AIP Publishing, группа сообщает об использовании комбинации ультрафиолетового излучения и воздействия озона для создания разницы в смачиваемости и приложенного поля для создания горизонтально выровненной поляризации нанотрубок на гибких подложках. с блокирующими электродами.

«Пьезоэлектрические свойства материалов на основе пептидов делают их особенно привлекательными для сбора энергии, потому что при их сжатии или изгибании генерируется электрический заряд», – сказал Савсан Альмохаммед, ведущий автор и научный сотрудник Университетского колледжа. Дублин.

Существует также повышенный спрос на органические материалы для замены неорганических материалов, которые имеют тенденцию быть токсичными и трудными для производства.

«Материалы на основе пептидов являются органическими, простыми в производстве и обладают высокой химической и физической стабильностью», – сказала она.

Согласно групповому подходу, физическое выравнивание нанотрубок достигается путем нанесения рисунка разницы смачиваемости на поверхность гибкой подложки. Это создает химическую силу, которая выталкивает раствор пептидных нанотрубок из гидрофобной области, которая отталкивает воду, с высоким углом смачивания, к гидрофильной области, которая притягивает воду, с низким углом смачивания.

Исследователи не только улучшили выравнивание трубок, что важно для приложений сбора энергии, но они также улучшили проводимость трубок за счет создания композитных структур из оксида графена.

«Хорошо известно, что, когда два материала с разными рабочими функциями вступают в контакт друг с другом, электрический заряд перетекает от низкой к высокой работе выхода, », – сказал Альмохаммед. «Основное новшество нашей работы состоит в том, что управление горизонтальным выравниванием нанотрубок с помощью электрического поля и самосборки с помощью смачиваемости улучшило как выходной ток, так и напряжение, а дальнейшее улучшение было достигнуто за счет включения оксида графена»

Работа группы позволит более широко использовать органические материалы, особенно на основе пептидов, в электронных устройствах, датчиках и приложениях для сбора энергии, поскольку два ключевых ограничения пептидных нанотрубок – выравнивание и проводимость – были улучшены. .

«Мы также изучаем, как процессы переноса заряда при изгибе и электрическом поле могут улучшить обнаружение молекул на основе рамановской спектроскопии», – сказал Альмохаммед. « Мы надеемся, что эти два усилия могут быть объединены для создания биосенсора с автономным питанием с широким спектром приложений, включая биологический мониторинг и мониторинг окружающей среды, высококонтрастную визуализацию и высокоэффективные светоизлучающие диоды».

Статья «Сбор энергии с помощью гибких подложек из пептидных нанотрубок и оксида графена, приготовленных с помощью электрического поля и самосборки с помощью смачиваемости» написана Савсаном Альмохаммедом, Аби Тхампи, Арва Базайд, Фенюан Чжан, Сальвадор Морено, Кевин Кеог, Маджид Минари-Джоландан, Джеймс Х. Райс и Брайан Дж. Родригес. Он будет опубликован в журнале Journal of Applied Physics 15 сентября 2020 г. (DOI: 10.1063 / 5.0017899). После этой даты его можно будет найти по адресу https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0017899.

Источник: http://www.aip.org/