Diamanter och guld kan få några hjärtan att fladdra på alla hjärtans dag, men vid ett universitet vid Buffalo -laboratoriet, silver nanopartiklar utformas för att göra precis tvärtom.
Nanopartiklarna är en del av en ny familj av material som skapas i laboratoriet hos SUNY Distinguished Professor och Greatbatch Professor of Advanced Power Sources Esther Takeuchi, Doktorsexamen, som utvecklade litium/silver vanadinoxidbatteriet. Batteriet var en viktig faktor för att få implanterbara hjärt -defibrillatorer (ICD) i produktion i slutet av 1980 -talet. ICD chockerar hjärtat till en normal rytm när det går in i flimmer.
Tjugo år senare, med mer än 300, 000 av dessa enheter implanteras varje år, majoriteten av dem drivs av batterisystemet som utvecklats och förbättrats av Takeuchi och hennes team. För det arbetet har hon tjänat mer än 140 patent, tros vara mer än någon annan kvinna i USA. Förra hösten, hon var en av fyra mottagare som hedrades vid en ceremoni i Vita huset med National Medal of Technology and Innovation.
ICD -batterier, i allmänhet, nu varar fem till sju år. Men hon och hennes man och medutredare, SUNY Distinguished Teaching Professor in Chemistry Kenneth Takeuchi, Doktorsexamen, och Amy Marschilok, Doktorsexamen, UB forskningsassistent i kemi, utforskar ännu bättre batterisystem, genom att finjustera bimetalliska material på atomnivå.
Deras forskning som undersöker genomförbarhet för ICD -användning finansieras av National Institutes of Health, medan deras undersökning av nya, bimetalliska system finansieras av U.S. Department of Energy.
Än så länge, deras resultat visar att de kan göra sina material 15, 000 gånger mer ledande vid första batterianvändning på grund av in-situ (det vill säga i originalmaterialet) generering av metalliska silver -nanopartiklar. Deras nya tillvägagångssätt för materialdesign kommer att möjliggöra utveckling av högre effekt, batterier med längre livslängd än vad som tidigare var möjligt.
Dessa och andra förbättringar ökar intresset för batterimaterial och de revolutionerande enheter som de kan möjliggöra.
"Vi går kanske mot en tid då vi kan göra batterier så små att de - och enheterna de driver - helt enkelt kan injiceras i kroppen, "Säger Takeuchi.
Just nu, hennes team utforskar hur man kan öka stabiliteten för de nya materialen som de designar för ICD. Materialen kommer att testas under veckor och månader i laboratorieugnar som efterliknar kroppstemperaturen 37 grader Celsius.
"Det som är riktigt spännande med det här konceptet är att vi justerar materialet på atomnivå, "säger Takeuchi." Så förändringen i dess konduktivitet och prestanda är inneboende i materialet. Vi lade inte till tillägg för att uppnå det, vi gjorde det genom att ändra det aktiva materialet direkt. "
Hon förklarar att nya och förbättrade batterier för biomedicinska applikationer kan, på ett praktiskt sätt, revolutionera behandlingar för några av de mest ihållande sjukdomarna genom att göra genomförbara apparater som skulle implanteras i hjärnan för att behandla stroke och psykisk ohälsa, i ryggraden för att behandla kronisk smärta eller i det vagala nervsystemet för att behandla migrän, Alzheimers sjukdom, ångest, även fetma.
Och även om batterier är en historisk teknik, de är långt ifrån mogna, Takeuchi anteckningar. I vår, hon undervisar i energilagringskurs i UB:s tekniska högskola och klassen är fylld till fullo. "Jag har aldrig sett intresset för batterier så högt som det är nu, " hon säger.
