Elektronika tworzona światłem. Przełom w materiałach dla medycyny i technologii ubieralnych

Przewodzące plastiki zamiast metalu

Kluczem do tej technologii są tzw. polimery sprzężone – materiały, które łączą przewodnictwo elektryczne znane z metali i półprzewodników z elastycznością plastiku. Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań tam, gdzie tradycyjna elektronika zawodzi, na przykład w bezpośrednim kontakcie z ludzkim ciałem.

Dotychczas ich produkcja wymagała jednak użycia silnych, często toksycznych substancji chemicznych. To znacznie ograniczało możliwość wykorzystania takich materiałów w medycynie czy elektronice noszonej na ciele.

Polimeryzacja napędzana światłem

Nowe podejście zmienia wszystko. Zespół badaczy opracował specjalne, rozpuszczalne w wodzie monomery, które mogą łączyć się w polimery wyłącznie pod wpływem światła widzialnego. Oznacza to, że do wytworzenia elektrod nie są potrzebne toksyczne chemikalia, nie stosuje się szkodliwego promieniowania UV, a cały proces jest prosty i łatwy do skalowania.

W praktyce roztwór z monomerami nanosi się na wybraną powierzchnię – szkło, tkaninę, a nawet skórę. Następnie, za pomocą lasera lub innego źródła światła, „rysuje się” elektrody o dowolnym kształcie. Nieużyty materiał można po prostu spłukać wodą.

Elektronika, która „rozumie” ciało

To, co szczególnie zainteresowało naukowców, to właściwości elektryczne nowego materiału. Może on transportować zarówno elektrony, jak i jony, dzięki czemu komunikuje się z tkankami w sposób bardziej naturalny niż klasyczne elektrody metalowe. Dodatkowo jego łagodna chemia sprawia, że jest dobrze tolerowany przez organizm.

W testach elektrody wytworzone światłem zostały naniesione bezpośrednio na skórę znieczulonych myszy. Uzyskano znacznie lepszy zapis niskoczęstotliwościowej aktywności mózgu niż w przypadku tradycyjnych elektrod EEG.

Od czujników w ubraniach po nową elektronikę

Możliwości zastosowań są bardzo szerokie. Technologia może posłużyć do tworzenia czujników medycznych nakładanych bezpośrednio na skórę, inteligentnych tekstyliów i elektroniki wbudowanej w odzież, organicznych układów elektronicznych produkowanych na dużą skalę, bez użycia niebezpiecznych rozpuszczalników.

Światło zamiast chemii – krok w stronę przyszłości

Choć brzmi to jak science fiction, elektronika tworzona za pomocą światła staje się realną technologią. Jeśli uda się ją wprowadzić do powszechnego użytku, może znacząco zmienić sposób, w jaki projektujemy urządzenia medyczne, sensory i elektronikę przyszłości – czyniąc je bezpieczniejszymi, tańszymi i bardziej przyjaznymi dla człowieka.

Źródło: Uniwersytet w Linköping

Dalszy ciąg materiału pod wideo