Löcher zeugen Schwämme und englische Muffins nützlich (und im Kernpunkt von letzterem lecker). Ohne Löcher wären sie nicht flexibel genug, um sich in kleine Ritzen zu verbiegen oder die perfekte Menge Marmelade und Butter aufzusaugen.
In einer neuen Studie stellen Wissenschaftler welcher University of Chicago straff, dass Löcher untergeordnet die Technologie verbessern können, einschließlich medizinischer Geräte. Dasjenige in Nature Materials veröffentlichte Papier beschreibt kombinieren völlig neuen Weg zur Herstellung einer Solarzelle: durch Radieren von Löchern in welcher obersten Schicht, um sie porös zu zeugen. Die Neuerung könnte die Grundlage für jedes kombinieren weniger invasiven Pacemaker oder ähnliche medizinische Geräte zusammenfügen. Es könnte mit einer kleinen Lichtquelle gekoppelt werden, um die Größe welcher sperrigen Batterien zu reduzieren, die derzeit zusammen mit den heutigen Herzschrittmachern implantiert werden.
„Wir wünschen, dass dies viele Möglichkeiten für jedes weitere Verbesserungen aufwärts diesem Gebiet eröffnet“, sagte Aleksander Prominski, welcher Erstautor des Papiers.
Leichte Arbeit
Prominski ist Mitglied des Labors des Chemikers Bozhi Tian von welcher University of Chicago, dasjenige sich darauf spezialisiert hat, Wege zu finden, um biologisches Stoff und künstliche Materialien zu verbinden – wie Drähte zur Modulation von Gehirnsignalen und Oberflächen für jedes medizinische Implantate.
Einer welcher Bereiche, an denen sie wissensdurstig sind, ist die Herstellung von Geräten, die mit Licht betrieben werden können. Wir Kontakt haben welche Technologie der bevorzugte Lösungsweg in Form von Solarzellen, hinwieder sie können untergeordnet jede Lichtquelle verwenden, einschließlich künstlicher. Beim Produktionsstätte im Leib werden solche Geräte qua photoelektrochemische Zellen bezeichnet und können oben eine winzige optische Faser mit Strom versorgt werden, die in den Leib implantiert wird.
Normalerweise benötigen Solarzellen zwei Schichten, welches entweder durch die Zusammenstellung des Siliziums mit einem anderen Werkstoff wie Gold oder durch dasjenige Verwursten verschiedener Arten von Atomen in jede Siliziumschicht erreicht werden kann.
Nichtsdestotrotz Wissenschaftler von UChicago im Tian-Laboratorium fanden hervor, dass sie eine Solarzelle aus reinem Silizium herstellen könnten, wenn sie eine Schicht porös wie kombinieren Schwamm machten.
Die resultierende weiche, flexible Zelle kann kombinieren Sehne durch den Kreismittelpunkt von weniger qua fünf Mikrometern nach sich ziehen, welches etwa welcher Größe eines einzelnen roten Blutkörperchens entspricht. Es kann dann mit einer optischen Faser gepaart werden, die so wenig wie eine menschliche Strähne gemacht werden kann, welches die Gesamtgröße eines Implantats erheblich reduziert, es körperfreundlicher macht und weniger wahrscheinlich Nebenwirkungen verursacht.
Die poröse Zelle hat im Unterschied zu welcher Herstellung herkömmlicher Solarzellen mehrere Vorteile, da sie den Produktionsprozess rationalisiert und taktgesteuert die Wirksamkeit des Endprodukts beibehält.
„Man kann sie in wenigen Minuten herstellen, und welcher Prozess erfordert keine hohen Temperaturen oder giftige Gase“, sagte Prominski.
Dieser Cobalt-Wortedrechsler welcher Studie, Jiuyun Shi, fügte hinzu: „Wie wir sie gemessen nach sich ziehen, nach sich ziehen wir gesehen, dass welcher Photostrom wirklich hoch war – zwei Größenordnungen höher qua im Kontext unseren vorherigen Designs.“
Um die Fähigkeit des Materials, Kardia- oder Nervenzellen zu stimulieren, zu verstärken, erläutern sie es dann mit Sauerstoffplasma, um die Oberflächenschicht zu oxidieren. Dieser Schritttempo ist für jedes Laborchemiker kontraintuitiv, da Siliziumoxid meistens qua Isolator fungiert und „Sie nicht wollen, dass welcher photoelektrochemische Nachwirkung durch isolierende Materialien eingeschränkt wird“, sagte Tian. In diesem Kernpunkt hilft jedoch die Oxidation tatsächlich, während sie dasjenige Siliziummaterial Wasser liebend macht – es wird von Wasser angezogen – welches dasjenige Vorzeichen zu biologischen Geweben verstärkt. „Schließlich können Sie durch Hinzufügen einer wenige Atome dicken Metalloxidschicht die Geräteeigenschaften weiter verbessern“, sagte Pengju Lithium, ein weiterer Cobalt-Wortedrechsler welcher Studie.
Da die Gesamtheit Komponenten biologisch abbaubar gemacht werden können, können sich die Wissenschaftler die Technologie für jedes kurzzeitige Herzeingriffe vorstellen. Anstelle einer zweiten Operation zur Entfernung würden sich die Teile nachher einigen Monaten aufwärts natürliche Weise aus der Welt schaffen. Dieser innovative Prozedere könnte untergeordnet namentlich nützlich für jedes ein Verfahren namens kardiale Resynchronisationstherapie sein, dasjenige darauf abzielt, Arrhythmien zu korrigieren, im Kontext denen die rechte und linke Ventrikel nicht rechtzeitig verdreschen, da die Geräte in mehreren Bereichen des Herzens platziert werden könnten, um die Umschlag zu verbessern .
Begeistert ist Prominski untergeordnet von möglichen Anwendungen zur Nervenstimulation. „Man könnte sich vorstellen, Menschen mit chronischer Nervendegeneration z. B. in den Handgelenken oder Händen solche Geräte zu implantieren, um Weh tun zu lindern“, sagte er.
Solche neuartige Klasse welcher Herstellung von Solarzellen könnte untergeordnet für jedes nachhaltige Leistungsfähigkeit oder andere nicht-medizinische Anwendungen interessant sein. Da welche Solarzellen so konzipiert sind, dass sie der bevorzugte Lösungsweg in einer flüssigen Umgebung klappen, vertrauen Wissenschaftler von UChicago, dass sie in Anwendungen wie künstlichen Blättern und Solarbrennstoffen eingesetzt werden könnten.
Tians Team arbeitet mit Herzforschern an welcher University of Chicago Medicine zusammen, um die Technologie für jedes den späteren Pfand beim Menschen weiterzuentwickeln. Sie funktionieren untergeordnet mit dem UChicago Polsky Center for Unternehmertum and Neuerung zusammen, um die Fund zu kommerzialisieren.
Jiping Yue, Yiliang Lin, Jihun Park und Menahem Rotenberg waren ebenfalls Cobalt-Autoren welcher Studie.
Die Wissenschaft nutzte die Ressourcen welcher Pritzker Nanofabrication Facility an welcher Pritzker School of Molecular Engineering; dasjenige Illinois Neuerung Network; dasjenige Atomic and Nanoscale Characterization Experimental Center welcher Northwestern University und dasjenige Northwestern Materials Research Science and Engineering Center; und dasjenige Wissenschafts- und Ingenieurzentrum für jedes Materialforschung welcher Universität von Chicago.
Forschungsbericht:Porositätsbasierte Heteroübergänge zuteil werden lassen eine leitungslose optoelektronische Modulation von Geweben
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Universität Chicago
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