Nanogeneratoren die mechanische energie in elektriciteit kunnen omzetten, zijn meestal gemaakt van metaaloxiden en op lood gebaseerde perovskieten. Maar deze anorganische materialen zijn niet biocompatibel, dus de race is begonnen om natuurlijke biocompatibele piëzo-elektrische materialen te creëren voor het oogsten van energie, elektronische detectie, en het stimuleren van zenuwen en spieren.

Onderzoekers van University College Dublin en University of Texas in Dallas besloten om op peptide gebaseerde nanobuisjes te onderzoeken, omdat ze een aantrekkelijke optie zouden zijn voor gebruik in elektronische apparaten en voor toepassingen voor het oogsten van energie.

In de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , de groep rapporteert het gebruik van een combinatie van blootstelling aan ultraviolet en ozon om een ​​verschil in bevochtigbaarheid te genereren en een toegepast veld om horizontaal uitgelijnde polarisatie van nanobuisjes op flexibele substraten met in elkaar grijpende elektroden te creëren.

"De piëzo-elektrische eigenschappen van op peptiden gebaseerde materialen maken ze bijzonder aantrekkelijk voor het oogsten van energie, omdat het drukken of buigen ervan een elektrische lading genereert, " zei Sawsan Almohammed, hoofdauteur en een postdoctoraal onderzoeker aan het University College Dublin.

Er is ook een toegenomen vraag naar organische materialen ter vervanging van anorganische materialen, die vaak giftig en moeilijk te maken zijn.

"Op peptiden gebaseerde materialen zijn organisch, makkelijk te maken, en hebben een sterke chemische en fysische stabiliteit, " ze zei.

In de groepsbenadering de fysieke uitlijning van nanobuisjes wordt bereikt door een patroon van een verschil in bevochtigbaarheid op het oppervlak van een flexibel substraat. Dit creëert een chemische kracht die de peptide nanobuis-oplossing uit het hydrofobe gebied duwt, die water afstoot, met een hoge contacthoek met het hydrofiele gebied, die water aantrekt, met een lage contacthoek.

Niet alleen verbeterden de onderzoekers de uitlijning van de buizen, wat essentieel is voor toepassingen voor het oogsten van energie, maar ze verbeterden ook de geleidbaarheid van de buizen door composietstructuren te maken met grafeenoxide.

"Het is algemeen bekend dat wanneer twee materialen met verschillende werkfuncties met elkaar in contact komen, een elektrische lading stroomt van lage naar hoge werkfunctie, " Almohammed zei. "De belangrijkste nieuwigheid van ons werk is dat het controleren van de horizontale uitlijning van de nanobuisjes door elektrisch veld en bevochtiging-geassisteerde zelfassemblage zowel de stroom- als de spanningsoutput verbeterde, en verdere verbetering werd bereikt door grafeenoxide op te nemen."

Het werk van de groep zal het gebruik van organische materialen mogelijk maken, vooral op peptiden gebaseerde, op grotere schaal binnen elektronische apparaten, sensoren, en toepassingen voor het oogsten van energie, omdat twee belangrijke beperkingen van peptidenanobuisjes - uitlijning en geleidbaarheid - zijn verbeterd.

"We onderzoeken ook hoe ladingsoverdrachtsprocessen van buig- en elektrische veldtoepassingen de op Raman-spectroscopie gebaseerde detectie van moleculen kunnen verbeteren, "Almohammed zei. "We hopen dat deze twee inspanningen kunnen worden gecombineerd om een ​​biosensor met eigen energie te creëren met een breed scala aan toepassingen, inclusief biologische en milieumonitoring, beeldvorming met hoog contrast, en hoogrenderende light-emitting diodes."