مبدل نوری – گرمایی – الکتریکی نانولوله‌ای برای الکترونیک زیستی

یک گروه تحقیقاتی در ژاپن راهبرد جالبی جهت استفاده از باتری‌ها برای توان دادن به افزاره‌های قابل کاشت در بدن گزارش کرده است. در این راهبرد مکانیسمی برای شارژ از راه دور باتری‌ها از خارج از بدن بوسیله تبدیل نور لیزر به انرژی گرمایی و سپس الکتریسیته، ارائه شده است. هدف از این مطالعه نشان دادن این مطلب است که امکان کنترل از راه دور تولید انرژی الکتریکی بوسیله نور لیزری که می‌تواند از بافت زنده عبور کند، وجود دارد.

یک گروه تحقیقاتی در ژاپن راهبرد جالبی جهت استفاده از باتری‌ها برای توان
دادن به افزاره‌های قابل کاشت در بدن گزارش کرده است. در این راهبرد
مکانیسمی برای شارژ از راه دور باتری‌ها از خارج از بدن بوسیله تبدیل نور
لیزر به انرژی گرمایی و سپس الکتریسیته، ارائه شده است. هدف از این مطالعه
نشان دادن این مطلب است که امکان کنترل از راه دور تولید انرژی الکتریکی
بوسیله نور لیزری که می‌تواند از بافت زنده عبور کند، وجود دارد.

دکتر ایجیرو میاکو، از موسسه ملی فناوری و علوم صنعتی پیشرفته (AIST) در
اوزاکا و یکی از این محققان، توضیح می‌دهد: “از بین منابع متنوع توان برای
افزاره‌های پزشکی کاشتنی، سیستم ما کاندیدای نویدبخشی است، زیرا تولید
الکتریسیته آن می‌تواند بوسیله شدت نور لیزر کنترل شود.”

 
تصویر این مبدل نوری – گرمایی – الکتریکی مبتنی بر نانولوله کربنی.
میاکو می‌گوید که برخلاف تزویج الکترومغناطیسی – تکنیک گزارش‌شده‌ی دیگری برای تهیه
توان بی‌سیم که توان الکتریکی برای یک قلب مصنوعی را بطور موفقیت‌آمیزی تهیه می‌کند
– تکنیک این گروه هیچ خطر اختلال‌کنندگی در وسایل پیرامون بواسطه القاء مغناطیسی
نشان نمی‌دهد.

در قلب این سیستم نانولوله‌های کربنی درج شده در یک ماتریس سیلیکونی هستند که بطور
کاملا یکنواخت پخش شده‌اند. این نانولوله‌ها نور لیزر را جذب می‌کنند و انرژی این
نور را بطور بسیار موثری به گرما تبدیل می‌کنند.

میاکو شرح می‌دهد: “افزاره ما بر اساس اثر زبک (تبدیل مستقیم اختلاف‌های دمایی به
الکتریسیته) کار می‌کند. در یک مدار الکتریکی ساخته شده از دو رسانای متفاوت – در
این حالت ترتیب ویژه‌ای از مواد نیمه‌رسانا – اختلاف دما بین تماس‌ها باعث یک ولتاژ
کوچک می‌شود. طرفی از این افزاره که با کامپوزیت نانولوله کربنی – سیلیکون روکش
داده شده است، در اثر تابش لیزر گرم می‌شود که باعث ایجاد اختلاف دمایی مورد نیاز
می‌شود.”

بدلیل اینکه نانولوله‌های کربنی گستره‌ای از طول‌موج‌ها را که از بافت زنده می‌توانند
عبور کنند، به خوبی جذب می‌کنند؛ این افزاره که حجمی کمتر از نیم سانتی‌متر مکعب
دارد، را می‌توان زیر پوست کاشت. در این حالت تابش ساده نور لیزر ولتاژی تولید می‌کند
که برای شارژ باتری یک دستگاه تنظیم‌کننده ضربان قلب یا افزاره دیگر، به اندازه
کافی بزرگ است.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Angewandte Chemie
International Edition منتشر کرده‌اند.