ابداع یک ماده آلی نیمه‌رسانا برای ساخت نسل جدید حسگرهای زیستی

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، پژوهشگران “دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله” (KAUST)، یک ماده آلی نیمه‌رسانا ابداع کرده‌اند که در مقایسه با گزینه‌های موجود برای ساخت نسل بعدی حسگرهای زیستی، عملکرد بهتری دارد. این نخستین پژوهشی به شمار می‌رود که بر برخی از چالش‌های اساسی در ابداع این پلیمر غلبه می‌کند.

در حال حاضر، تلاش‌های بسیاری برای پژوهش در مورد انواع جدید حسگرهای زیستی صورت می‌گیرد که با بدن در تعامل مستقیم قرار می‌گیرند تا به شناسایی مواد بیوشیمیایی اصلی بپردازند و مانند شاخص سلامتی و بیماری عمل کنند.

“رواد هلانی” (Rawad Hallani)، از پژوهشگران این پروژه گفت: برای این که یک حسگر با بدن سازگار باشد، ما باید از مواد آلی نرم استفاده کنیم که ویژگی‌های مکانیکی آنها با ویژگی بافت‌های بیولوژیکی مطابقت دارد.

این پلیمر برای استفاده در ابزارهای موسوم به “ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی” (OECTs) طراحی شده است. پلیمر برای استفاده در این ابزارها باید به یون‌ها و ترکیبات بیوشیمیایی ویژه اجازه دهد تا به آن نفوذ کنند و به تعدیل ویژگی‌های الکتروشیمیایی نیمه‌رسانای آن بپردازند.

هلانی ادامه داد: نوسان در ویژگی‌های الکتروشیمیایی، همان چیزی است که ما به عنوان سیگنال خروجی ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی اندازه‌گیری می‌کنیم.

پژوهشگران در این پروژه مجبور شدند تا با چندین چالش شیمیایی مقابله کنند زیرا حتی تغییرات جزئی در ساختار پلیمر می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد آن داشته باشد. بسیاری از گروه‌های پژوهشی دیگر نیز برای ساختن این پلیمر ویژه تلاش کرده‌اند اما این گروه پژوهشی، نخستین گروهی هستند که موفق به انجام دادن این کار شده‌اند.

نوآوری آنها، مبتنی بر پلیمرهایی موسوم به “پلی‌تیوفن” (Polythiophene) به همراه گروه‌های شیمیایی موسوم به “گلیکول” (Glycol) است که اتصال آنها در شرایط کنترل شده صورت می‌گیرد. یکی از جنبه‌های کلیدی موفقیت این پژوهش، درک نحوه کنترل محل گروه‌های گلیکول از راه‌هایی است که پیشتر دست نیافتنی بودند.

هلانی گفت: گاهی اوقات، آنچه عملکرد مواد را بهینه می‌کند، می‌تواند بر پایداری آنها تاثیر منفی بگذارد؛ بنابراین باید ویژگی‌های الکترونیکی پلیمر را به خاطر بسپاریم.

پژوهشگران برای دستیابی به طراحی درست، از یک مدل پیچیده شیمی محاسباتی استفاده کردند. آنها همچنین، تحلیل ویژه پراکندگی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی را به کار بردند تا بر ساختار پلیمرها نظارت کنند. این روش‌ها نشان داد که مکان گروه‌های گلیکول چگونه بر ریزساختار ماده و ویژگی‌های الکترونیکی آن تاثیر می‌گذارد.

این پژوهش، در “Journal of the American Chemical Society” به چاپ رسیده است.

انتهای پیام

منبع:ایسنا