Итальянские ученые нашли способ повысить электропроводность эумеланина в миллиард раз — Naked Science
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.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

10 часов назад
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

22 июля
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: