"I dispositivi elettrochimici che trasformano l'energia elettrica in energia meccanica hanno un potenziale utilizzo in numerose applicazioni, che vanno dalla robotica morbida e dalle micropompe alle microlenti autofocus e alla bioelettronica", ha affermato Mohammad Reza Abidian, professore associato di ingegneria biomedica presso l'UH Cullen College of Engineering e autore dell'articolo "Organic Semiconductor Nanotubes for Electrochemical Devices", pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials, che descrive in dettaglio la scoperta di un nuovo attuatore elettrochimico che utilizza nanotubi di semiconduttori organici specializzati e che in futuro potrebbe rivoluzionare diversi ambiti, da quello biomedico alla robotica.
Il movimento e il tempo di risposta rapido degli attuatori sono stati a lungo obiettivi sfuggevoli, specialmente per i dispositivi di attuatori elettrochimici che funzionano in liquido. Questo perché la forza di trascinamento di un liquido limita il movimento di un attuatore e limita il trasporto e l'accumulo di ioni nei materiali e nelle strutture degli elettrodi. Nel laboratorio di Abidian, lui e il suo team hanno però messo a punto soluzioni per aggirare questi due ostacoli.
"Il nostro dispositivo elettrochimico a nanotubi a semiconduttore organico presenta elevate prestazioni di attuazione con trasporto e accumulo di ioni veloci e dinamica sintonizzabile in elettroliti liquidi e gel-polimerici. Questo dispositivo dimostra prestazioni eccellenti, tra cui basso consumo energetico, grande capacità di deformazione, risposta rapida e un'eccellente stabilità di attuazione", ha affermato Abidian. Questa prestazione eccezionale, ha spiegato, deriva dall'enorme superficie effettiva della struttura nanotubulare. L'area più ampia facilita il trasporto e l'accumulo di ioni, il che si traduce in un'elevata elettroattività e durata.
"Per dimostrare potenziali applicazioni, abbiamo progettato e sviluppato una sonda neurale mobile su scala micron basata su microattuatori OSNT. Questa microsonde potenzialmente può essere impiantata nel cervello, dove le registrazioni del segnale neurale che sono influenzate negativamente, dal tessuto danneggiato o dallo spostamento dei neuroni, possono essere migliorate regolando la posizione dei microcantilevers mobili ", ha detto Abidian. Il prossimo passo è la sperimentazione animale, che sarà intrapresa presto alla Columbia University. I primi risultati sono attesi entro la fine del 2021, con test a lungo termine a seguire.