Beyin yumuşaktır ve elektronlar serttir; nörobilimciler, elektronları beyin aktivitesini ölçmek için implante edip; (ağrı kesici veya başka amaçlar için) hafif elektrik sarsıntıları göndermek için kullanılabilir hale getirebilir.
Kimya Mühendisi Zhenan Bao, laboratuvarda; on yıldan fazla bir süredir, elektroniği yumuşak ve esnek hale getirmek için çalışıyor. Çalışma boyunca ekip, elektriği daha esnek hale getirecek, kırılgan plastikler yapmak üzerine yoğunlaşmaya başladı.
Science Advances’da Bao ve Ekibi, bu tür kırılgan plastiklerden birini nasıl aldığını ve elektrik iletkenliğini arttırırken, onu lastik bir bant gibi bükülebilir hale getirmek için kimyasal olarak nasıl modifiye ettiğini anlatıyor. Sonuç, esnek ve hassas sinirlerimizle uyumlu yumuşak, esnek elektrottur.
Bao, “Bu esnek elektrod, beyin ara yüzleri ve diğer implant edilebilir elektronikler için birçok yeni, heyecan verici olanaklar açıyor. Burada, uzlaşmacı elektriksel performans ve yüksek esnetilebilirlik ile yeni bir malzeme var.”
Malzeme halen bir laboratuvar prototipi, ancak Ekip, insan vücudu ile arabirim oluşturan, esnek malzemeler yaratma konusundaki uzun vadeli odaklarının bir parçası olarak, onu geliştirmeyi umuyor.
Elektrotlar, elektronik için esastır. Elektrik iletken bu teller, bir cihazdaki farklı bileşenlerin, birlikte çalışmasına izin veren sinyalleri ileri geri taşırlar. Beyinlerimizde, aksonlar olarak adlandırılan özel iplik benzeri lifler, nöronlar arasında elektriksel uyarılar göndererek benzer bir rol oynamaktadır. Bao’nun bu buluşu; gerilebilir plastik kısmı, elektronların sert dünyasıyla vücudumuzdaki esnek organik elektrotlar arasında daha kesintisiz bir bağlantı kuracak şekilde tasarlanmıştır.
Wang, “Beyin kadar yumuşak bir elektrod varsa, daha iyi bir arayüz oluşturacaktır” dedi.
Bu esnek elektrodun yaratılması için, araştırmacılar, iki önemli vasfı olan bir plastikle başladılar: yüksek iletkenlik ve biyouyumluluk; bu da insan vücuduyla güvenli bir şekilde temasa geçebileceği anlamına geliyor. Ancak bu plastikte bir eksiklik vardı: Çok kırılgan, hatta sadece yüzde 5’ini gererek kırılabilir…
Bao ve Ekibi; iletkenliği korumaya çalışırken, esneklik ekleyip, moleküler düzeyde bu materyali incelemek istediler. SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki bilim adamlarıyla; özel bir X-ışını kullanmak için çalıştılar. Tüm plastikler polimerler olduğundan; molekül zincirleri boncuklar gibi birbirine bağlandı. Bu deneydeki plastik aslında birbirine sıkı sarılmış; iki farklı polimerden oluşuyordu. Biri elektrik iletkeni idi. Diğer polimer ise; plastik üretim işlemi için gerekliydi. Bu iki polimer birleştirildiğinde, kırılgan, küre biçimli yapılar dizisine benzer bir plastik yarattılar. Ancak; iletken, hala esnek değildi.
Araştırmacılar, bu iki sıkı sarılmış polimeri ayırmak için doğru moleküler katkı maddesini bulabilselerdi, bu kristalleşmeyi önleyebilir ve plastiklere daha fazla esneme sağlayabilirlerdi. Ancak dikkat etmeleri gerekiyordu: Bir iletkene malzeme eklenmesi, genellikle elektrik sinyallerini iletme kabiliyetini zayıflatır.
20’den fazla farklı moleküler katkı maddesini test ettikten sonra, sonunda bir yol buldular. Endüstriyel mutfaklarda çorba yoğunlaştırmak için kullanılan katkı maddeleri benzeri bir moleküldü. Bu katkı maddesi, plastiklerin tıknaz ve kırılgan moleküler yapısını, malzemenin gerilmesine ve deforme olmasına izin vermek için, liflerin içinde delikler bulunan bir balık ağ desenine dönüştürdü. Yeni malzemelerinin elastikiyetini test ettiklerinde, orijinal uzunluğunun iki katına kadar gerilip; biraz daha iletken hale geldiğini görmekten memnuniyet duyuyorlardı. Plastik, orijinal uzunluğunun %800’ü kadar gerildiğinde bile, iletkenliğini korudu.
Wang, “Moleküler seviyedeki etkileşimi anlamak suretiyle, iletken kalırken; yumuşak ve cilt gibi esneyen elektronikler geliştirebiliriz”
