Российские ученые из МИЭТ в составе международной команды смогли усилить пьезоэлектрический эффект в кристаллах глицина.
По их словам, с помощью модифицированной аминокислотами механической полировки эффективность пьезоэлектрического отклика может быть увеличена от трех до пяти раз по сравнению с обычными кристаллами.
Исследователи объяснили, что проделанная работа очень важна для создания малогабаритных биосовместимых электромеханических устройств.
Результаты были опубликованы в журнале Physica Scripta.
Разработка электронных устройств микро- и наноразмерного масштаба, совместимых с человеческим организмом, является важным направлением высокотехнологичной медицины.
Например, исследования показали, что электрическая стимуляция клеток ускоряет заживление ран, а встраивание электрических компонентов в различные имплантаты улучшает их управляемость, заявили ученые Национального исследовательского университета "МИЭТ" (MIET).
Они объяснили, что для изготовления таких электронных изделий в настоящее время используются полимеры и композитные материалы, обладающие достаточно большим "сходством" с тканями человека, но наиболее близкими к телу являются те, которые состоят из большого количества соединений, присутствующих в организме человека.
Примером такого вещества является глицин, простейшая аминокислота, которая является нейромедиатором в центральной нервной системе и присутствует во многих белках организма.
В твердом состоянии это соединение представляет собой кристалл, который может иметь различную внутреннюю структуру.
Некоторые кристаллические вещества проявляют пьезоэлектрические эффекты, поэтому они могут проводить электрический ток при приложении механических усилий (таких как сжатие).
Кроме того, при повышении температуры движение заряженных частиц может формироваться в упорядоченную структуру – этот эффект называется сегнетоэлектрическим, пояснил один из ученых.
Исследователи из МИЭТ и МИРЭА совместно с учеными из Португалии и Нидерландов разработали метод повышения электрической "эффективности" кристаллов γ-глицина путем локальной механической полировки.
"Кристаллы, отполированные на молекулярном уровне, демонстрируют улучшенную пьезоэлектрическую и сегнетоэлектрическую активность и более эффективное переключение под воздействием электрических полей", - объяснил Максим Силибин, доцент Института перспективных материалов и технологий.
Исследователи заявили, что механическая полировка γ-глицина улучшает его пьезоэлектрические свойства, что, в свою очередь, приводит к повышению чувствительности датчика и эффективности устройства сбора энергии.
Усиление пьезоэлектрического эффекта зависит от направления, в котором прикладывается давление: следовательно, вдоль одной оси оно увеличивается в три раза, а по другой - в пять раз.
"Понимание процессов в кристаллах гамма-глицина и контроль над ними позволят создавать устройства, которые напрямую обмениваются информацией с нервной системой и мозговыми импульсами", - сказал Силибин
В будущем исследовательские группы МИЭТ и МИРЭА планируют провести дополнительные исследования по другим механическим и химическим методам обработки γ-глицина и аналогичных материалов для оптимизации их пьезоэлектрических и сегнетоэлектрических свойств.
МИЭТ является участником национального проекта "Приоритет–2030", программы государственной поддержки университетов Российской Федерации "Наука и университеты".
Развитие отечественной электроники это одно из перспективных направлений современной науки. Российские учены в очередной раз показали, что исследования продолжаются и достигнуты положительные результаты в данном направлении.
Ну и как обычно, публикация результатов научных исследований в международном журнале заинтересует конкурентов, которые будут рады проделанной научной работе.
А что вы думаете по этому поводу? Напишите свои мнения в комментариях?
Сейчас читают на нашем канале:
Мы будем рады видеть Вас в числе наших подписчиков!
Ваша активность на канале, помогает его развитию!