Sensori di temperatura termoelettrici trasparenti ad alta risoluzione temporale per il rilevamento dell’effetto fototermico
Il professor Kang Hong-gi del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica presso DGIST (Presidente: Kuk Yang), insieme al Dr. Chung Seung-jun del Centro di ricerca sui materiali ibridi morbidi, KIST (Presidente: Yoon Seok-jin) ha annunciato lo sviluppo di un sensore di temperatura trasparente in grado di misurare con precisione e rapidità i cambiamenti di temperatura causati dalla luce martedì 6 dicembre. Si prevede che questa tecnologia contribuirà al progresso di vari dispositivi biologici applicati che si basano su cambiamenti di temperatura sensibili.
L’effetto fototermico che utilizza nanomateriali plasmonici è stato recentemente ampiamente proposto in vari campi di bioapplicazione, come la stimolazione dei nervi cerebrali, la somministrazione di farmaci, il trattamento del cancro e la PCR ad altissima velocità grazie alle sue proprietà di riscaldamento uniche che utilizzano la luce. Tuttavia, la misurazione delle variazioni di temperatura mediante fenomeni fototermici si basa ancora su un metodo di misurazione indiretto e lento utilizzando una termocamera, con la limitazione che non è adatto per la misurazione della temperatura locale a livello di una singola cella, che cambia rapidamente a livello da alcuni millisecondi a decine di micrometri. A causa dell’assenza di informazioni precise sui cambiamenti di temperatura, la tecnologia dell’effetto fototermico ha sollevato preoccupazioni sulla comprensione dei cambiamenti biologici e sull’applicazione clinica stabile derivanti da precisi cambiamenti di temperatura,
Di conseguenza, il gruppo di ricerca congiunto ha sviluppato una tecnologia di sensori di temperatura in grado di misurare anche rapidi cambiamenti di temperatura in meno di pochi millisecondi utilizzando l’effetto termoelettrico, in cui un segnale di tensione viene generato da un rapido trasferimento di carica innescato da una differenza di temperatura. In particolare, il team ha stabilito una tecnologia di misurazione del fenomeno fototermico diretto con ridotta interferenza da parte della luce utilizzando uno strato termoelettrico organico di “PEDOT:PSS” trasparente, un polimero conduttivo adatto per immagazzinare cariche.
Il sottile sensore termoelettrico PEDOT:PSS da 50 nanometri garantisce un’elevata trasparenza al 97% in media nella zona di luce visibile e può essere applicato direttamente all’area del fenomeno fototermico, riducendo al minimo l’interferenza della luce per varie applicazioni mediche e di bioingegneria fototermica. Inoltre, poiché si poteva utilizzare un processo di soluzione a bassa temperatura per il materiale termoelettrico polimerico utilizzato, è stato preparato utilizzando un processo di stampa a getto d’inchiostro, che è più semplice da produrre rispetto a un processo generico a semiconduttore, con un elevato grado di libertà di progettazione, conferendogli così un vantaggio nel processo di stampa.
La tecnologia del sensore di temperatura termoelettrico trasparente sviluppata attraverso questo studio può essere utilizzata per comprendere il meccanismo dell’interfaccia neurale ottica per il controllo dell’attività cerebrale utilizzando la luce, che è stato recentemente ampiamente conosciuto attraverso l’optogenetica. È una tecnologia chiave in quanto può essere utilizzata per analizzare i principi nel trattamento delle cellule tumorali con calore locale elevato. Inoltre, si prevede che possa essere applicato alle tecnologie dei semiconduttori di prossima generazione, come dispositivi indossabili, dispositivi di visualizzazione trasparenti e analisi del deterioramento locale dei semiconduttori di potenza, basato sul principio del funzionamento senza alimentazione.
Il Professor Kang Hong-gi del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica della DGIST ha dichiarato: “È significativo che abbiamo proposto una tecnologia che misura direttamente e con precisione l’effetto fototermico, il cui più grande vantaggio è la rapida generazione di calore locale”, e ha aggiunto , “Attendiamo con impazienza la possibilità di un’analisi approfondita della bioingegneria e dell’applicazione biomedica combinandola con vari chip bioelettronici attraverso processi di micro-semiconduttori in futuro.”
Questa ricerca è stata condotta sotto forma di una ricerca congiunta guidata dallo studente di dottorato del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica della DGIST Lee Joon-hee, dal ricercatore post-dottorato Hong Na-ri e dallo studente di dottorato del KIST Hwang Seong-gwon , con il sostegno del Progetto di ricerca di base sostenuto dal Ministero della scienza e delle TIC, Progetto specializzato del Centro di ricerca sui materiali di base nazionale, Progetto istituzionale KIST e Progetto istituzionale DGIST attraverso la Fondazione nazionale per la ricerca della Corea.
I risultati di questo studio sono stati pubblicati online su ” Materials Horizons “, una rivista internazionale con la massima autorità nel campo correlato.
Sensori di temperatura termoelettrici trasparenti ad alta risoluzione temporale per il rilevamento dell’effetto fototermico
