La energía se vuelve orgánica: péptidos autoensamblados para la generación de electricidad

Ha comenzado la carrera para crear materiales piezoeléctricos biocompatibles naturales para la recolección de energía, la detección electrónica y la estimulación de nervios y músculos


Los nanogeneradores capaces de convertir energía mecánica en electricidad suelen estar hechos de óxidos metálicos y perovskitas a base de plomo. Pero estos materiales inorgánicos no son biocompatibles, por lo que ha comenzado la carrera para crear materiales piezoeléctricos biocompatibles naturales para la recolección de energía, la detección electrónica y la estimulación de nervios y músculos.


Los investigadores de la University College Dublin y la University of Texas en Dallas decidieron explorar los nanotubos basados ​​en péptidos, porque serían una opción atractiva para su uso en dispositivos electrónicos y para aplicaciones de recolección de energía.


En el Journal of Applied Physics, de AIP Publishing, el grupo informa el uso de una combinación de exposición al ozono y ultravioleta para generar una diferencia de humectabilidad y un campo aplicado para crear una polarización alineada horizontalmente de nanotubos en sustratos flexibles con electrodos entrelazados.


"Las propiedades piezoeléctricas de los materiales basados ​​en péptidos los hacen particularmente atractivos para la recolección de energía, porque presionarlos o doblarlos genera una carga eléctrica", dijo Sawsan Almohammed, autor principal e investigador postdoctoral en el University College Dublin.


También hay una mayor demanda de materiales orgánicos para reemplazar los materiales inorgánicos, que tienden a ser tóxicos y difíciles de fabricar.


"Los materiales basados ​​en péptidos son orgánicos, fáciles de fabricar y tienen una fuerte estabilidad química y física", dijo.

En el enfoque del grupo, la alineación física de los nanotubos se logra modelando una diferencia de humectabilidad en la superficie de un sustrato flexible. Esto crea una fuerza química que empuja la solución de nanotubos peptídicos de la región hidrofóbica, que repele el agua, con un ángulo de contacto alto con la región hidrofílica, que atrae el agua, con un ángulo de contacto bajo.


Los investigadores no solo mejoraron la alineación de los tubos, que es esencial para las aplicaciones de recolección de energía, sino que también mejoraron la conductividad de los tubos al hacer estructuras compuestas con óxido de grafeno.


“Es bien sabido que cuando dos materiales con diferentes funciones de trabajo entran en contacto entre sí, una carga eléctrica fluye de la función de trabajo baja a la alta”, dijo Almohammed. “La principal novedad de nuestro trabajo es que el control de la alineación horizontal de los nanotubos por campo eléctrico y el autoensamblaje asistido por humectabilidad mejoró tanto la salida de corriente como la de voltaje, y se logró una mejora adicional mediante la incorporación de óxido de grafeno”.


El trabajo del grupo permitirá el uso de materiales orgánicos, especialmente los basados ​​en péptidos, de manera más amplia en dispositivos electrónicos, sensores y aplicaciones de recolección de energía, porque se han mejorado dos limitaciones clave de los nanotubos de péptidos: alineación y conductividad.


“También estamos explorando cómo los procesos de transferencia de carga de aplicaciones de campo eléctrico y de flexión pueden mejorar la detección de moléculas basada en espectroscopía Raman”, dijo Almohammed. "Esperamos que estos dos esfuerzos se puedan combinar para crear un biosensor autoenergizado con una amplia gama de aplicaciones, que incluyen monitoreo biológico y ambiental, imágenes de alto contraste y diodos emisores de luz de alta eficiencia".





Fuente: American Institute Of Physics

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