能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的納米發(fā)電機(jī)通常由金屬氧化物和鉛基鈣鈦礦制成。但是這些無(wú)機(jī)材料不具有生物相容性，因此正在爭(zhēng)創(chuàng)用于能量收集，電子傳感以及刺激神經(jīng)和肌肉的天然生物相容性壓電材料。

都柏林大學(xué)學(xué)院和得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的研究人員決定探索基于肽的納米管，因?yàn)樗鼈儗⒊蔀樵陔娮釉O(shè)備內(nèi)使用和能量收集應(yīng)用的理想選擇。

在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》中，該小組報(bào)告了使用紫外線和臭氧的組合照射來(lái)產(chǎn)生可濕性差異，并使用施加的電場(chǎng)在帶有互鎖電極的柔性基板上產(chǎn)生納米管的水平排列極化。

都柏林大學(xué)的首席作者，博士后研究員Sawsan Almohammed說(shuō)：“基于肽的材料的壓電特性使它們特別適合能量收集，因?yàn)閷?duì)其進(jìn)行擠壓或彎曲會(huì)產(chǎn)生電荷。”

人們對(duì)有機(jī)材料代替無(wú)機(jī)材料的需求也越來(lái)越大，因?yàn)闊o(wú)機(jī)材料往往有毒且難以制造。

她說(shuō)：“基于肽的材料是有機(jī)的，易于制造，并且具有強(qiáng)大的化學(xué)和物理穩(wěn)定性。”

在該小組的方法中，納米管的物理排列是通過(guò)將可濕性差異圖案化到柔性基板的表面上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這產(chǎn)生了化學(xué)力，該化學(xué)力將肽納米管溶液從具有高接觸角的疏水區(qū)域推到疏水性的親水區(qū)域，而該親水區(qū)域以低接觸角排斥吸水的親水性區(qū)域。

研究人員不僅改善了管的對(duì)齊方式(這對(duì)于能量收集應(yīng)用至關(guān)重要)，而且他們還通過(guò)使用氧化石墨烯制成復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)改善了管的導(dǎo)電性。

Almohammed說(shuō)：“眾所周知，當(dāng)兩種具有不同功函數(shù)的材料相互接觸時(shí)，電荷會(huì)從低功函數(shù)流向高功函數(shù)。” “我們工作的主要新穎之處在于，通過(guò)電場(chǎng)和可濕性輔助的自組裝控制納米管的水平排列可以改善電流和電壓輸出，并且通過(guò)引入氧化石墨烯可以進(jìn)一步增強(qiáng)其性能。”

該小組的工作將使有機(jī)材料，尤其是基于肽的有機(jī)材料能夠在電子設(shè)備，傳感器和能量收集應(yīng)用中得到更廣泛的應(yīng)用，因?yàn)殡募{米管的兩個(gè)關(guān)鍵限制(排列和導(dǎo)電性)已得到改善。

Almohammed說(shuō)：“我們還在探索來(lái)自彎曲和電場(chǎng)應(yīng)用的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程如何增強(qiáng)基于拉曼光譜的分子檢測(cè)。” “我們希望可以將這兩項(xiàng)努力結(jié)合在一起，以創(chuàng)建一種具有廣泛應(yīng)用的自激式生物傳感器，包括生物和環(huán)境監(jiān)測(cè)，高對(duì)比度成像和高效發(fā)光二極管。”