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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии