Synligt ljus kan användas för att skapa elektroder av ledande plaster helt utan farliga kemikalier. Det har forskare vid Linköpings och Lunds universitet visat i en ny studie. Elektroderna kan enligt forskarna skapas på olika typer av underlag vilket öppnar för en ny typ av elektronik och medicinska sensorer.
– Jag tror att det finns lite av ett genombrott här. Det är ett annat sätt att skapa elektronik som är enklare och inte kräver någon dyr utrustning, säger Xenofon Strakosas, biträdande universitetslektor vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, vid Linköpings universitet.
Vid LOE jobbar forskarna med ledande plaster, även kallat konjugerade polymerer, för att utveckla ny teknik inom bland annat medicin och förnybar energi. Konjugerade polymerer kombinerar de elektriska egenskaperna hos metaller och halvledare med flexibiliteten hos plast.
Polymerer består av långa kedjor kolväten. Varje enskild länk i kedjan kallas monomer. När monomererna kopplas ihop bildas polymerer. Processen, som kallas polymerisering, sker ofta med hjälp av starka och ibland giftiga kemikalier vilket begränsar möjligheten att skala upp processen och använda tekniken inom bland annat medicin.
Det forskarna vid Campus Norrköping, tillsammans med kollegor i Lund och New Jersey, nu lyckats skapa är en metod där polymerisationen kan ske endast med hjälp av synligt ljus. Det är tack vare specialutformade vattenlösliga mononmerer som forskarna utvecklat. Det behövs alltså inga giftiga kemikalier, skadligt UV-ljus eller efterföljande processer för att skapa elektroderna.
– Det går att skapa elektroder på olika underlag som glas, textil och till och med hud. Det här öppnar för ett mycket bredare spektrum av tillämpningar, säger Xenofon Strakosas.
I praktiken skulle det kunna gå till så att lösningen med monomererna placeras på ett underlag. Med hjälp av till exempel en laser eller annan ljuskälla går det att skapa elektroder i intrikata mönster direkt på underlaget. Lösningen som inte polymeriserats kan sedan sköljas bort och elektroderna är kvar.
– De elektriska egenskaperna hos materialet ligger i absoluta framkanten. Tack vare att materialet kan transportera både elektroner och joner kan det kommunicera med kroppen på ett naturligt sätt, och den skonsamma kemin gör att vävnader tolererar det – en kombination som är avgörande för medicinska tillämpningar, säger Tobias Abrahamsson, forskare vid LOE och försteförfattare till artikeln publicerad i den vetenskapliga tidskriften Angewandte Chemie.
Forskarna har testat tekniken genom att fotomönstra elektroder direkt på huden hos sövda möss. Resultaten visar en klar förbättring av registrering av lågfrekvent hjärnaktivitet jämfört med traditionella metall EEG-elektroder.
– I och med att metoden funkar på många olika ytor kan man också tänka sig sensorer inbyggda i plagg. Dessutom skulle metoden gå att använda för att tillverka kretsar av organisk elektronik på större skala utan farliga lösningsmedel, säger Tobias Abrahamsson.
Forskningen finansierades huvudsakligen av Europeiska forskningsrådet, Vetenskapsrådet, Stiftelsen för strategisk forskning, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Stig Wadströms stiftelse, Åke Wibergs stiftelse samt via den svenska regeringens strategiska forskningsområde inom avancerade funktionella materiel (AFM) vid Linköpings universitet.
Länk till artikeln: Visible-Light-Driven Aqueous Polymerization Enables in Situ Formation of Biocompatible, High-Performance Organic Mixed Conductors for Bioelectronics
