Результаты опубликованы в июньском выпуске ACS Applied Materials. Интерфейсы.Секрет заключается в способности датчика одновременно обнаруживать три типа данных. В то время как современные виды электронной кожи обнаруживают только прикосновение, изобретение команды Техниона «может одновременно ощущать прикосновение, влажность и температуру, как и настоящая кожа», — говорит руководитель исследовательской группы профессор Хоссам Хейк.
Кроме того, новая система «по крайней мере в 10 раз более чувствительна к прикосновениям, чем существующие в настоящее время сенсорные системы электронной кожи».Исследователи давно интересовались гибкими датчиками, но у них возникли проблемы с адаптацией их для реального использования. Чтобы внедриться в обычное общество, гибкий датчик должен работать при низком напряжении (чтобы он был совместим с батареями в современных портативных устройствах), измерять широкий диапазон давлений и производить более одного измерения за раз. включая влажность, температуру, давление и присутствие химикатов. Кроме того, эти датчики также необходимо изготавливать быстро, легко и дешево.
Сенсор команды Техниона обладает всеми этими качествами. Секрет заключается в использовании монослойных наночастиц всего 5-8 нанометров в диаметре.
Они сделаны из золота и окружены соединительными молекулами, называемыми лигандами. Фактически, «покрытые монослоем наночастицы можно рассматривать как цветы, где центр цветка — это наночастица золота или металла, а лепестки — это монослой органических лигандов, которые обычно защищают его», — говорит Хейк.Команда обнаружила, что когда эти наночастицы кладут поверх подложки — в данном случае из ПЭТ (гибкий полиэтилентерефталат), того же пластика, что и в бутылках из-под газировки, — полученное соединение проводит электричество по-разному в зависимости от того, как подложка была. согнутый. (Изгибающее движение приближает одни частицы к другим, увеличивая скорость прохождения электронов между ними.) Это электрическое свойство означает, что датчик может обнаруживать большой диапазон давлений, от десятков миллиграммов до десятков граммов. «Датчик очень стабилен и может быть прикреплен к любой форме поверхности, сохраняя при этом стабильность функции», — говорит доктор Нир Пелед, руководитель Центра исследования и обнаружения рака грудной клетки в Израильском медицинском центре Шиба, который не принимал участия в исследовании.Варьируя толщину подложки и ее состав, ученые могут изменять чувствительность датчика.
Поскольку эти датчики можно настраивать, в будущем они могут выполнять множество других задач, включая мониторинг нагрузки на мосты и обнаружение трещин в двигателях.«Действительно, — говорит д-р Пелед, — разработка профессором Хейком и его командой искусственной кожи в качестве биосенсора является еще одним прорывом, который выводит нанотехнологии на передний план в диагностическую эпоху».
В исследовательскую группу также вошли Мейтал Сегев-Бар и Грегори Шустер, аспиранты Нанотехнологического института Рассела Берри Техниона, а также Авигейл Ландман и Мааян Нир-Шапира, студенты факультета химической инженерии Техниона.