Energihøst bliver økologisk, bliver mere fleksibel

Nanogeneratorer, der er i stand til at omdanne mekanisk energi til elektricitet, er typisk lavet af metaloxider og blybaserede perovskiter. Men disse uorganiske materialer er ikke biokompatible, så kapløbet er i gang med at skabe naturlige biokompatible piezoelektriske materialer til energihøst, elektronisk sansning, og stimulerer nerver og muskler.

Forskere fra University College Dublin og University of Texas i Dallas besluttede at udforske peptidbaserede nanorør, fordi de ville være en tiltalende mulighed for brug inden for elektronisk udstyr og til energihøst.

I den Journal of Applied Physics , gruppen rapporterer at bruge en kombination af ultraviolet og ozoneksponering for at generere en befugtningsforskel og et påført felt til at skabe vandret justeret polarisering af nanorør på fleksible substrater med sammenlåsende elektroder.

"Peptidbaserede materialers piezoelektriske egenskaber gør dem særligt attraktive til energihøst, fordi tryk eller bøjning af dem genererer en elektrisk ladning, " sagde Sawsan Almohammed, hovedforfatter og postdoc-forsker ved University College Dublin.

Der er også en øget efterspørgsel efter organiske materialer til at erstatte uorganiske materialer, som har tendens til at være giftige og svære at lave.

"Peptid-baserede materialer er organiske, let at lave, og har stærk kemisk og fysisk stabilitet, " hun sagde.

I gruppens tilgang, den fysiske justering af nanorør opnås ved at mønstre en befugtningsforskel på overfladen af ​​et fleksibelt substrat. Dette skaber en kemisk kraft, der skubber peptidnanorøropløsningen fra den hydrofobe region, som afviser vand, med en høj kontaktvinkel til det hydrofile område, som tiltrækker vand, med lav kontaktvinkel.

Ikke kun forbedrede forskerne justeringen af ​​rørene, som er afgørende for energihøstapplikationer, men de forbedrede også rørenes ledningsevne ved at lave sammensatte strukturer med grafenoxid.

"Det er velkendt, at når to materialer med forskellige arbejdsfunktioner kommer i kontakt med hinanden, en elektrisk ladning strømmer fra lav til høj arbejdsfunktion, "Almohammed sagde. "Den vigtigste nyhed i vores arbejde er, at styring af den horisontale justering af nanorørene ved hjælp af elektrisk felt og fugtbarhed-assisteret selvsamling forbedrede både strøm- og spændingsoutput, og yderligere forbedring blev opnået ved at inkorporere grafenoxid."

Gruppens arbejde vil muliggøre brugen af ​​organiske materialer, især peptid-baserede, mere bredt inden for elektronisk udstyr, sensorer, og energihøstapplikationer, fordi to vigtige begrænsninger af peptid-nanorør - justering og ledningsevne - er blevet forbedret.

"Vi undersøger også, hvordan ladningsoverførselsprocesser fra bøjnings- og elektriske feltapplikationer kan forbedre Raman-spektroskopi-baseret detektion af molekyler, " sagde Almohammed. "Vi håber, at disse to indsatser kan kombineres for at skabe en selvforsynet biosensor med en bred vifte af applikationer, herunder biologisk og miljømæssig overvågning, højkontrast billeddannelse, og højeffektive lysemitterende dioder."