Flexibla elektroniska delar kan avsevärt förbättra medicinska implantat. Dock, elektroledande guldatomer binder inte lätt till silikoner. Forskare från universitetet i Basel har nu modifierat kortkedjiga silikoner för att bygga starka bindningar till guldatomer. Resultaten har publicerats i tidskriften Avancerat elektroniskt material .

Ultratunna och kompatibla elektroder är avgörande för flexibla elektroniska delar. I medicinska implantat, utmaningen ligger i valet av material, som måste vara biokompatibla. Silikoner var särskilt lovande för applicering i människokroppen eftersom de liknar den omgivande mänskliga vävnaden i elasticitet och motståndskraft. Guld presenterar också utmärkt elektrisk konduktivitet men binder endast svagt till silikon, vilket resulterar i instabila strukturer.

Ett tvärvetenskapligt forskargrupp vid Biomaterials Science Center och Institutionen för kemi vid universitetet i Basel har utvecklat ett förfarande som gör det möjligt att binda enstaka guldatomer till ändarna av polymerkedjor. Detta förfarande gör det möjligt att bilda stabila och homogena tvådimensionella guldfilmer på silikonmembran. Således, för första gången, ultratunna ledande lager på silikongummi kan byggas.

Tillvägagångssättet innebär termisk avdunstning av organiska molekyler och guldatomer under högvakuumförhållanden, vilket resulterar i ultratunna lager. För det andra, deras bildning från enskilda öar till en sammanflytande film kan övervakas med atomprecision med hjälp av ellipsometri. Använd masker, de resulterande sandwichstrukturerna kan omvandla elektrisk energi till mekaniskt arbete som liknar mänskliga muskler.

Energiserat silikongummi

I framtiden, dessa dielektriska artificiella muskler kan fungera som trycksensorer och till och med användas för att skörda elektrisk energi från kroppsrörelser. För det här syftet, silikonmembranen är inklämda mellan elektroderna. Det relativt mjuka silikonet deformeras sedan enligt den applicerade spänningen.

Silikonmembranen som producerades i studien var flera mikrometer tjocka och krävde höga spänningar för att nå önskad stam. Dessa nya nanometer-tunna silikonmembran med ultratunna guldelektroder tillåter drift genom konventionella batterier. För att utveckla en livskraftig produkt, kostnaderna måste minskas drastiskt. Dock, Dr Tino Töpper, första författaren till studien, är optimistisk:"Den perfekta experimentella kontrollen under tillverkningsprocessen för de nanometer-tunna smörgåsstrukturerna är en sund grund för långsiktig stabilitet-en viktig förutsättning för medicinska tillämpningar."