Итальянские ученые нашли способ повысить электропроводность эумеланина в миллиард раз
8 минут
Редакция

Итальянские ученые нашли способ повысить электропроводность эумеланина в миллиард раз

Исследование привело к повышению электропроводности эумеланина (природный пигмент, ответственный за потемнение кожи и волос) в миллиарды раз, что делает возможным долгожданное создание имплантируемых устройств нового поколения на его основе благодаря биосовместимости пигмента.

fchem-07-00162-g002
©Wikipedia

Некоторое время назад ученые с удивлением обнаружили, что эумеланин — природный пигмент, ответственный за потемнение кожи и волос — может проводить электричество. Открытие сразу же поставило вопрос о его применении в имплантируемой электронике. А поскольку меланин уже естественным образом содержится в организме, его биосовместимость гарантирована. Тем не менее электропроводность оказалась слишком слабой для каких-либо значительных реальных применений. Однако в новом революционном исследовании итальянские ученые нашли способ перегруппировать меланин в более упорядоченные и тонкие листы, тем самым повысив проводимость пигмента в миллиард раз.

 

«Наш процесс привел к повышению электропроводности эумеланина в миллиарды раз, что делает возможным долгожданное создание электроники на основе меланина, которая может использоваться для имплантируемых устройств благодаря биосовместимости пигмента», — утверждают специалисты в своей работе, результаты которой опубликованы в журнале Frontiers in Chemistry.

 

Меланин — пигмент, который придает коже, волосам и глазам человека цвет. У темнокожих людей его больше, чем у светлокожих. В зависимости от химического строения меланин в основном делят на эумеланин и феомеланин: первый отвечает прежде всего за коричневые и черные оттенки, а второй — за красные и желтые. Оба продуцируются специализированной группой клеток, называемых меланоцитами. Эти соединения представляют большой интерес для ученых, поскольку встречаются в природе практически во всех жизненных формах, нетоксичны, не вызывают иммунного ответа и полностью разлагаются микроорганизмами. Тем не менее предыдущие попытки укротить электропроводность меланина, сочетая его с другими металлами или перегревая графеном, ни к чему не привели.

 

Ученые выровняли слои эумеланина, за счет чего удалось достичь успеха / © Frontiers in Chemistry

 

Группа ученых под руководством сотрудника Неаполитанского университета Алессандра Пеццеллы (Alessandro Pezzella) и сотрудника Итальянского национального агентства новых технологий Паоло Тассини (Paolo Tassini) выбрала другой путь: в своей работе они исходили из структуры эумеланина, которая естественным образом состоит из миллионов разупорядоченных слоев друг на друге.

 

«Все химические и физические анализы эумеланина рисуют одну и ту же картину — молекулярные слои с электронным обменом, сложенные вместе. Ответ казался очевидным: нужно выравнять слои и листы, чтобы все они могли делиться электронами, — тогда электричество будет течь», — говорят ученые.

 

Чтобы получить аккуратно расположенные слои эумеланина, исследователи обратились к методу отжига. Обычно используемый в металлургии и материаловедении, отжиг — процесс термообработки, применяемый в основном для повышения пластичности и снижения твердости материала. Пленки синтетического эумеланина вводили в вакуумную камеру и нагревали до 600 °С в течение шести часов. Процесс отжига напоминает выпрямление волос, только на этот раз специалисты работали с самим пигментом. Когда эксперимент был завершен, пленки эумеланина стали темно-коричневыми и уменьшились от размера, сравнимого с бактерией, до размера вируса. Вместо беспорядочных слоев листы меланина самоорганизовались в параллельную конфигурацию, которая обеспечивает перенос электронов, и, в отличие от предыдущих попыток, не сгорели дотла.

 

Исследователи обнаружили, что проводимость пленок меланина повысилась в миллиарды раз, что дает возможность его использования в устройствах следующего поколения и биосовместимых имплантатах. Однако впереди еще много работы. Несмотря на огромный импульс, обработанный меланин по-прежнему в полтора миллиарда раз менее проводящий, чем медь. Более того, его проводимость значительно снижается в присутствии воды, которую наш организм содержит в больших количествах.

 

По словам Пеццеллы, необходимы дальнейшие исследования для полного понимания роли ионов и электронов в проводимости эумеланина. Это может стать ключом к тому, как этот пигмент можно на практике использовать в имплантируемой электронике.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 18:07
10 минут
София Жаботинская

Таковы итоги первой фазы клинических испытаний, проведенных исследователями из Китая. Ученые уже развернули вторую фазу тестов, результаты которой станут известны через шесть месяцев.

Вчера, 20:43
5 минут
София Жаботинская

Вирусы, живущие в клетках протобактерий SAR11, могут помогать разным штаммам этих микроорганизмов обмениваться генетическим материалом и получать конкурентное преимущество.

5 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Предназначенный для отработки технологий космического корабля Starship аппарат SN4 взорвался после проведения огневых испытаний нового метанового двигателя.

Позавчера, 08:19
4 минуты
София Жаботинская

Внутрикорабельные костюмы членов экипажа Crew Dragon неудобны и выдерживают меньшие перегрузки, чем российские аналоги.

27 мая
37 минут
Александр Березин

После очень долгого перерыва США вновь пытаются запустить человека в космос своими силами. Но если с ракетами и кораблем у них сейчас все лучше, чем у стран-конкурентов, то со скафандрами не все так гладко. Они заметно неудобнее и тяжелее — что приводит к большим проблемам, вплоть до отваливающихся ногтей на пальцах астронавтов. Почему так вышло — в интервью Naked Science рассказал конструктор скафандров Николай Моисеев.

25 мая
4 минуты
София Жаботинская

Создатели препарата добровольно ввели себе собственную разработку и, как сообщает руководитель центра имени Гамалеи, добились успеха.

14 мая
6 минут
София Жаботинская

Две-три чашки кофе в день обеспечивают уменьшение как подкожного, так и висцерального жира у женщин — по сравнению с теми, кто пьет кофе реже или не пьет совсем.

18 мая
46 минут
Александр Березин

«Новая газета» обратила внимание, что в статистике столицы — эпицентра коронавирусной эпидемии в России — в апреле 2020 года виден аномальный всплеск смертей. Он в разы превышает официальные цифры гибели людей от Covid-19. Власти опять скрывают? Naked Science внимательно присмотрелся к ситуации и обнаружил, что дело совсем в другом факторе, никак не связанном с новой болезнью. Рассказываем, о чем речь.

2 мая
40 минут
Александр Березин

Криптовалюты защищены от инфляции, обесценивающей даже доллар всемеро за полвека. Их второе поколение – пока состоящее из одного только дуровского грама – еще и сможет быть повседневным средством платежей, что недоступно для биткойна. Вроде бы, все хорошо, но на самом деле внедрение конкретно этой новой технологии обещает большие потрясения всем экономикам мира. Если, конечно, Штаты не остановят этот чрезмерно амбициозный проект. Попробуем разобраться, какой из этих вариантов вероятнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: