Flexibele elektronische onderdelen kunnen medische implantaten aanzienlijk verbeteren. Echter, elektrisch geleidende goudatomen binden zich niet gemakkelijk aan siliconen. Onderzoekers van de Universiteit van Basel hebben nu siliconen met een korte keten aangepast om sterke bindingen met goudatomen op te bouwen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde elektronische materialen .

Ultradunne en flexibele elektroden zijn essentieel voor flexibele elektronische onderdelen. Bij medische implantaten, de uitdaging ligt in de keuze van de materialen, die biocompatibel moeten zijn. Vooral siliconen waren veelbelovend voor toepassing in het menselijk lichaam omdat ze qua elasticiteit en veerkracht op het omringende menselijk weefsel lijken. Goud heeft ook een uitstekende elektrische geleidbaarheid, maar bindt slechts zwak aan siliconen, wat resulteert in instabiele structuren.

Een interdisciplinair onderzoeksteam van het Biomaterials Science Center en de afdeling Chemie van de Universiteit van Basel heeft een procedure ontwikkeld waarmee enkele goudatomen aan de uiteinden van polymeerketens kunnen worden gebonden. Deze procedure maakt het mogelijk om stabiele en homogene tweedimensionale goudfilms op siliconenmembranen te vormen. Dus, Voor de eerste keer, ultradunne geleidende lagen op siliconenrubber kunnen worden gebouwd.

De aanpak omvat de thermische verdamping van organische moleculen en goudatomen onder hoogvacuümomstandigheden, wat resulteert in ultradunne lagen. Ten tweede, hun vorming van afzonderlijke eilanden tot een samenvloeiende film kan met atomaire precisie worden gevolgd door middel van ellipsometrie. maskers gebruiken, de resulterende sandwichstructuren kunnen elektrische energie omzetten in mechanisch werk vergelijkbaar met menselijke spieren.

Bekrachtigd siliconenrubber

In de toekomst, deze diëlektrische kunstmatige spieren kunnen dienen als druksensoren en zelfs worden gebruikt om elektrische energie uit lichaamsbeweging te halen. Voor dit doeleinde, de siliconenmembranen zijn ingeklemd tussen elektroden. Het relatief zachte silicone vervormt dan afhankelijk van de aangelegde spanning.

De siliconenmembranen die in het onderzoek werden geproduceerd, waren enkele micrometers dik en vereisten hoge spanningen om de gewenste spanning te bereiken. Deze nieuwe nanometer-dunne siliconenmembranen met ultradunne gouden elektroden maken gebruik via conventionele batterijen mogelijk. Om een ​​levensvatbaar product te ontwikkelen, de kosten zouden drastisch omlaag moeten. Echter, Dr. Tino Töpper, eerste auteur van de studie, is optimistisch:"De perfecte experimentele controle tijdens het fabricageproces van de nanometerdunne sandwichstructuren is een solide basis voor stabiliteit op de lange termijn - een belangrijke voorwaarde voor medische toepassingen."