Профессор Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang) и его коллеги из технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) воспользовались уникальным сочетанием пьезоэлектрических и полупроводниковых свойств нанопроводов из оксида цинка, чтобы создать новый класс электронных устройств, которые могут найти самые различные сферы применения. Об этом учёные рапортуют в журнале Advanced Materials. Оказалось, что если изгибать такие нанопроводки, то на их концах образуется небольшая разность потенциалов. В обычном состоянии положительные ионы цинка и отрицательные ионы кислорода в этом материале уравновешены. Если же вертикальные проводки, выращенные командой Вана на поверхности электрода, согнуть, то баланс зарядов нарушается, создаётся электрическое поле.
Замкнув цепь, с помощью этих пьезонаносенсоров учёным удалось определить силу, которую приложили к датчику, величиной всего в доли наноньютонов (10-9 Н). Подобная величина сравнима с силой, которая понадобилась бы, чтобы растянуть молекулярную цепочку ДНК. Нанопроводки оксида цинка очень гибкие и выдерживают достаточно большие деформации без разрушения. Чем больше их количество и чем сильнее их деформация, тем большую энергию вырабатывает сенсор на их основе. Другим достоинством оксида цинка является его биосовместимость — он не оказывает никакого токсического воздействия на организм.
Если имплантировать такие нанопроводки в кровеносные сосуды, например, человеческой руки, то под действием изменяющегося давления крови они будут постоянно изгибаться. Беспроводной сенсор будет передавать сигнал на внешний приёмник, находящийся на запястье. А отображать полученные данные может устройство, похожее на наручные часы. Если разработка американских учёных пойдёт в массовое производство, то многие люди получат возможность непрерывно контролировать уровень своего кровяного давления без использования стандартных громоздких тонометров. В дальнейшем группа исследователей под руководством профессора Вана планирует соединить такой датчик давления с созданным ими наногенератором, который мы описывали в этой новости. Наногенератор использует всё тот же пьезоэлектрический эффект для выработки энергии и может питать датчик давления, которому в таком случае не понадобятся батарейки.
Источник: Мембрана