Австралийские исследователи разработали более эффективную версию широко используемого электронного датчика, уменьшив его до молекулярного размера.
Пьезорезисторы широко используются для обнаружения вибраций в электронике и автомобилях, например, в смартфонах для подсчёта шагов или для срабатывания подушек безопасности в автомобилях. Они также используются в медицинских устройствах, таких как имплантируемые датчики давления, а также в авиации и космических полётах.
В рамках общенациональной инициативы исследователи под руководством д-ра Надима Дарвиша из Университета Кертина, профессора Джеффри Реймерса из Технологического университета Сиднея, доцента Даниэля Косова из Университета Джеймса Кука и д-ра Томаса Фэллона из Университета Ньюкасла разработали пьезорезистор, размеры которого примерно в 500 000 раз меньше диаметра человеческого волоса.
По словам д-ра Дарвиша, им удалось разработать более чувствительный, миниатюрный тип этого ключевого электронного компонента, который преобразует силу или давление в электрический сигнал и используется во многих повседневных приложениях.
«Благодаря своим размерам и химической природе этот новый тип пьезорезистора откроет новые возможности для создания химических и биосенсоров, человеко-машинных интерфейсов и устройств контроля состояния здоровья», — сказал д-р Дарвиш.
«Будучи основанными на молекулярном принципе, наши новые датчики могут быть использованы для обнаружения других химических веществ или биомолекул, таких как белки и ферменты, что может стать решающим фактором для выявления заболеваний».
По словам д-ра Фэллона, новый пьезорезистор был изготовлен из одной молекулы бульвалена, которая при механическом растяжении вступает в реакцию с образованием новой молекулы другой формы, изменяя поток электричества за счёт изменения сопротивления.
«Различные химические формы известны как изомеры, и это первый случай, когда реакции между ними были использованы для создания пьезорезисторов», — сказал д-р Фэллон.
«Нам удалось смоделировать сложный ряд происходящих реакций, понять, как отдельные молекулы могут реагировать и трансформироваться в реальном времени».
Профессор Реймерс отметил, что важность этого заключается в возможности электрического обнаружения изменения формы реагирующей молекулы — туда и обратно — примерно раз в 1 миллисекунду.
«Опознание формы молекул по их электрической проводимости — это совершенно новая концепция химического зондирования», — сказал профессор Реймерс.
По словам доцента Косова, понимание взаимосвязи между формой молекул и их электропроводностью позволит определить основные свойства соединений между молекулами и прикреплёнными к ним металлическими проводниками.
«Эта новая возможность является критически важной для будущего развития всех устройств молекулярной электроники», — сказал доцент Косов.
Источник: habr.com
