Полимерные полупроводники — материалы, которые были сделаны мягкими и эластичными, но все же способны проводить электричество, обещают электронику будущего, которая может быть интегрирована в организм, включая датчики заболеваний и мониторы здоровья. Тем не менее, до сих пор ученые и инженеры не могли придать этим полимерам определенные расширенные функции, такие как способность распознавать биохимические вещества, без полного нарушения их функциональности.
И вот теперь исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) заявили о разработке новой стратегии преодоления этого ограничения. Этот подход, получивший название CLIP, использует химическую реакцию для присоединения новых функциональных единиц к полимерным полупроводникам.
Используя новую технику, исследователи разработали полимерное устройство для мониторинга глюкозы, демонстрирующее возможные применения CLIP в электронике, интегрированной с человеком. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Matter.
Авторы отмечают, что полупроводниковые полимеры являются одним из самых многообещающих систем материалов для носимой и имплантируемой электроники. Но их возможности еще только предстоит детально изучить.
Чтобы достичь новых функциональных возможностей этих полупроводниковых полимеров, также называемых сопряженными полимерами, многие исследователи ранее пытались создать их с нуля, напрямую включив расширенные функции в молекулярные конструкции. Но обычные процедуры для этого не увенчались успехом либо потому, что молекулы не смогли выдержать условий, необходимых для их присоединения к полимерным цепям, либо потому, что процесс синтеза снизил их эффективность.
В новом исследования, чтобы преодолеть эти проблемы, ученые разработали метод, который использует катализируемое медью азид-алкиновое циклоприсоединение для добавления функциональных единиц к полимеру. Поскольку эта «реакция щелчка» происходит после создания полимера, она уже не так сильно влияет на его первоначальные свойства. Кроме того, эта же реакция может быть использована как для объемной функционализации полимера, так и для поверхностной функционализации, что необходимо для создания функциональной электроники.
Чтобы продемонстрировать эффективность CLIP, исследователи прикрепили блоки, которые могли создавать фотоузор на полимере, что важно для проектирования схем внутри материала. Они также добавили функциональность для непосредственного обнаружения биомолекул. Их датчик биомолекул использовал фермент глюкозооксидазу для обнаружения глюкозы, которая затем вызывает изменения в электрической проводимости полимера и усиливает сигнал.
Теперь ученые стараются развить уже полученный успех, добавляя к этим полимерам другие биоактивные и биосовместимые функции, которые, могут стать технологией, кардинально меняющей правила игры. Исследователи отмечают, что их наработки в этой области позволят наделить материальную систему еще большей функциональностью и использовать их для разработки следующего поколения интегрированной электроники человека в качестве ключевого инструмента в здравоохранении.
