Электронный сенсор размером с одну молекулу — потенциальный прорыв

Австралийские исследователи разработали молекулярную, более эффективную версию широко используемого электронного датчика.

Пьезорезисторы обычно используются для обнаружения вибраций в электронике и автомобилях (например, в смартфонах для подсчёта шагов, для срабатывания подушек безопасности), в медицинских устройствах (имплантируемые датчики давления), а также в авиации и космических путешествиях.

Исследователи под руководством доктора Надима Дарвиша из Университета Кёртина разработали пьезорезистор, который примерно в 500 000 раз меньше ширины человеческого волоса.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, озаглавлено "Controlling Piezoresistance in Single Molecules through the Isomerisation of Bullvalenes".

Новый тип пьезорезистора преобразует силу или давление в электрический сигнал. Его размер и химическая природа откроют новые возможности для химических и биосенсоров, интерфейсов "человек-машина" и устройств мониторинга здоровья.

Поскольку сенсор молекулярный, его можно использовать для обнаружения других химических веществ или биомолекул, таких как белки и ферменты, что может изменить подход к диагностике заболеваний.

Новый пьезорезистор создан из одной молекулы бульвалена. При механическом воздействии она реагирует, образуя новую молекулу другой формы, что изменяет поток электричества за счёт изменения сопротивления.

Различные химические формы известны как изомеры. Впервые реакции между ними были использованы для разработки пьезорезисторов. Исследователи смоделировали сложную серию реакций, происходящих в реальном времени.

Ключевое достижение — возможность электрически детектировать изменение формы реагирующей молекулы туда и обратно примерно раз в миллисекунду. Обнаружение молекулярных форм по их электропроводности — это совершенно новая концепция химического зондирования.

Понимание взаимосвязи между молекулярной формой и проводимостью позволит определить основные свойства соединений между молекулами и присоединёнными металлическими проводниками. Эта новая возможность критически важна для будущего развития всех молекулярных электронных устройств.