Enzymelektroden zijn bruikbaar in een reeks toepassingen, waaronder biosensingsystemen en elektrochemische apparaten. Biobrandstofcellen (BFC's) zijn bijzonder veelbelovende kandidaten voor het aandrijven van een verscheidenheid aan bio-elektronische apparaten door biochemische energie om te zetten in elektriciteit onder milde biologische omstandigheden.

Ondanks hun kenmerken bieden de meeste biobrandstofcellen een laag uitgangsvermogen en operationele stabiliteit op korte termijn vanwege hun slechte elektronenoverdracht tussen enzymen en elektroden en tussen naburige enzymen. Deze problemen met elektronenoverdracht hangen nauw samen met de prestaties van bijna alle elektrochemische sensoren, inclusief BFC's en andere bio-elektronica.

In Recensies Toegepaste Natuurkunde , pakken wetenschappers uit Korea en de Verenigde Staten deze tekortkomingen aan via een amfifiele assemblage die is ontworpen om hoogwaardige biobrandstofcellen te maken.

De aanpak, die gunstige grensvlakinteracties tussen elektrokatalysatoren kan induceren en de elektronenoverdrachtkinetiek van elektroden aanzienlijk kan verbeteren, genereerde hybride biobrandstofcellen met een hoog vermogen en een goede operationele stabiliteit.

"Ons nieuwe elektrodeontwerp met behulp van een amfifiele assemblage, die breekt met het algemene perspectief van enzymimmobilisatie, kan de elektronenoverdracht op de enzym/enzym- en enzym/elektrode-interfaces maximaliseren en een hoge operationele stabiliteit realiseren, waardoor de vorming van een perfecte en nanoblended enzymlaag," zei auteur Cheong Hoon Kwon.

De methode induceerde gunstige grensvlakinteracties tussen elektrokatalysatoren en verbeterde elektronenoverdrachtskinetiek van elektroden. Het bereikte een ongekende massalading van hydrofiel enzym en hydrofobe/geleidende metalen nanodeeltjes en een sterk verhoogde efficiëntie van elektronenoverdracht en stroomdichtheid.

Amfifiele geassembleerde meerlagen bestaande uit glucose-oxidasen in waterige media en hydrofobe / geleidende nanodeeltjes in niet-polaire media werden afgezet op katoenvezel / textiel om de anode te vormen, die met name de efficiëntie van elektronenoverdracht en immobilisatiestabiliteit heeft verhoogd. De kathode werd gevormd door platina op de met gouden nanodeeltjes beklede katoenvezels te sputteren om de efficiëntie van de zuurstofreductiereactie te verbeteren.

De onderzoekers zijn van mening dat de assemblagemethode een basis kan bieden voor het voorbereiden van een verscheidenheid aan krachtige elektrochemische apparaten, waaronder biobrandstofcellen.

"Onze resultaten kunnen van groot belang zijn voor verschillende onderzoekers en ingenieurs die werken op het gebied van zelfassemblage, energieconversie en elektrochemische sensoren, naast BFC's", zegt Jinhan Cho, een co-auteur van het artikel. + Verder verkennen

Op katoen gebaseerde hybride biobrandstofcel kan implanteerbare medische apparaten van stroom voorzien