分子導線電刷技術推動體內生物燃料電池研發

近期出版的《化學通訊》雜志刊文稱，美國佐治亞大學的研究人員成功開發出引導電荷的分子導線電刷技術，從而邁出了開發體內微型生物燃料電池的第一步。體內生物燃料電池可以為心臟起搏器、人工耳蝸和假肢等人體植入裝置供電。《化學科學》雜志稱“這是納米技術的一個重大突破”。
   
　　由佐治亞大學化學家賈森·洛克林領導的研究小組將噻吩分子鏈和苯分子鏈噴涂于金屬表面，形成厚度僅為5納米至50納米的超薄薄膜。這種薄膜的結構就像一只牙刷，而共軛高分子鏈猶如刷毛。研究人員稱這類涂料為高分子電刷。分子導線實際上就是這種薄膜中的極其緊密的高分子鏈。為了能夠在延展中仍保持分子鏈的緊密排列，他們采用了一種稱為“移植法”的方法，首先噴涂一個單層噻吩作為薄膜的最初涂料，然后使用一種控制聚合技術來建造噻吩鏈或者苯鏈。　　洛克林指出，利用人體中的燃料資源（如葡萄糖）是十分困難的。雖然人體中的酶具有很好的轉換化學能為電能的能力，但它們有起到自然保護作用的絕緣層，阻止了電子從活性位點傳送到電極，因此不是很有用。而分子導線則能夠提供一個更好的供電荷流動的通道。有機半導體的性能變換有賴于單位數量和尺寸大小。噻吩本身是絕緣體，但通過一種可控方式將眾多噻吩分子連接在一起，就使得這種聚合物具有了導電性能。   
　　洛克林強調，這項技術使科學家們能夠控制各種高分子結構，從而為擴展如傳感器、晶體管和二極管等電子裝置的多樣化用途提供了可能。其下一步工作就是開發相關應用。例如，高分子電刷技術可廣泛用于一系列與人體活性組織緊密連接的裝置中，如生物傳感器、假肢、起搏器和仿生耳朵。同時，這種薄膜本身也可能被用于晶體管或者如太陽能電池這樣的光伏器件之中。