分子导线电刷技术推动体内生物燃料电池研发

近期出版的《化学通讯》杂志刊文称，美国佐治亚大学的研究人员成功开发出引导电荷的分子导线电刷技术，从而迈出了开发体内微型生物燃料电池的第一步。体内生物燃料电池可以为心脏起搏器、人工耳蜗和假肢等人体植入装置供电。《化学科学》杂志称“这是纳米技术的一个重大突破”。
   
　　由佐治亚大学化学家贾森·洛克林领导的研究小组将噻吩分子链和苯分子链喷涂于金属表面，形成厚度仅为5纳米至50纳米的超薄薄膜。这种薄膜的结构就像一只牙刷，而共轭高分子链犹如刷毛。研究人员称这类涂料为高分子电刷。分子导线实际上就是这种薄膜中的极其紧密的高分子链。为了能够在延展中仍保持分子链的紧密排列，他们采用了一种称为“移植法”的方法，首先喷涂一个单层噻吩作为薄膜的最初涂料，然后使用一种控制聚合技术来建造噻吩链或者苯链。　　洛克林指出，利用人体中的燃料资源（如葡萄糖）是十分困难的。虽然人体中的酶具有很好的转换化学能为电能的能力，但它们有起到自然保护作用的绝缘层，阻止了电子从活性位点传送到电极，因此不是很有用。而分子导线则能够提供一个更好的供电荷流动的通道。有机半导体的性能变换有赖于单位数量和尺寸大小。噻吩本身是绝缘体，但通过一种可控方式将众多噻吩分子连接在一起，就使得这种聚合物具有了导电性能。   
　　洛克林强调，这项技术使科学家们能够控制各种高分子结构，从而为扩展如传感器、晶体管和二极管等电子装置的多样化用途提供了可能。其下一步工作就是开发相关应用。例如，高分子电刷技术可广泛用于一系列与人体活性组织紧密连接的装置中，如生物传感器、假肢、起搏器和仿生耳朵。同时，这种薄膜本身也可能被用于晶体管或者如太阳能电池这样的光伏器件之中。