Wetenschappers hebben een mensvriendelijke, ultraflexibele organische sensor aangedreven door zonlicht, die fungeert als een zelfaangedreven hartmonitor. Eerder, ze ontwikkelden een flexibele fotovoltaïsche cel die in textiel kon worden verwerkt. In dit onderzoek, ze integreerden direct een sensorisch apparaat, een organische elektrochemische transistor genoemd - een type elektronisch apparaat dat kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan biologische functies te meten - in een flexibele organische zonnecel. Het gebruiken, ze waren vervolgens in staat om de hartslag van ratten en mensen te meten onder fel licht.

Zelfaangedreven apparaten die direct op de menselijke huid of weefsel kunnen worden aangebracht, hebben een groot potentieel voor medische toepassingen. Ze kunnen worden gebruikt als fysiologische sensoren voor de realtime monitoring van de hart- of hersenfunctie in het menselijk lichaam. Echter, praktische realisatie was onpraktisch vanwege de omvang van de batterijen en onvoldoende stroomvoorziening, of door ruisinterferentie van de elektrische voeding, vervormbaarheid en werking op lange termijn belemmeren.

De belangrijkste vereiste voor dergelijke apparaten is een stabiele en adequate energievoorziening. Een belangrijke vooruitgang in deze studie, gepubliceerd in Natuur , is het gebruik van een nanoroosteroppervlak op de lichtabsorbers van de zonnecel, waardoor een hoge fotoconversie-efficiëntie (PCE) en lichthoekonafhankelijkheid mogelijk is. Dankzij dit, de onderzoekers konden een PCE van 10,5 procent en een hoge vermogen-per-gewichtverhouding van 11,46 watt per gram behalen, het "magische getal" van 15 procent nadert dat organische fotovoltaïsche cellen concurrerend zal maken met hun op silicium gebaseerde tegenhangers. Ze vertoonden een PCE-daling van slechts 25 procent (van 9,82% naar 7,33%) onder herhaalde compressietests (900 cycli) en een hogere PCE-winst van 45 procent vergeleken met niet-grating apparaten onder een lichthoek van 60 graden.

Om een ​​praktische toepassing te demonstreren, sensorische apparaten, organische elektrochemische transistoren genaamd, werden geïntegreerd met organische zonnecellen op een ultradun (1 ?m) substraat, om de zelfaangedreven detectie van hartslagen op de huid mogelijk te maken of om elektrocardiografische (ECG) signalen rechtstreeks op het hart van een rat op te nemen. Ze ontdekten dat het apparaat goed werkte bij een verlichtingsniveau van 10, 000 lux, wat gelijk is aan het licht dat men ziet wanneer men in de schaduw is op een heldere zonnige dag, en minder ruis ondervonden dan vergelijkbare apparaten die op een batterij zijn aangesloten, vermoedelijk vanwege het ontbreken van elektrische draden.

Volgens Kenjiro Fukuda van het RIKEN Center for Emergent Matter Science, "Dit is een mooie stap voorwaarts in de zoektocht om zelfaangedreven medische monitoringapparaten te maken die op menselijk weefsel kunnen worden geplaatst. Er zijn nog enkele belangrijke resterende taken, zoals de ontwikkeling van flexibele energieopslagapparaten, en we zullen blijven samenwerken met andere groepen om praktische apparaten te produceren. belangrijk, voor de huidige experimenten werkten we aan het analoge deel van ons apparaat, die het apparaat van stroom voorziet en de meting uitvoert. Er is ook een digitaal deel op siliciumbasis, voor het verzenden van gegevens, en verder werk op dat gebied zal ook helpen om dergelijke apparaten praktisch te maken." Het onderzoek is uitgevoerd door RIKEN in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Tokio.