I nanogeneratori in grado di convertire l'energia meccanica in elettricità sono generalmente realizzati con ossidi metallici e perovskiti a base di piombo. Ma questi materiali inorganici non sono biocompatibili, quindi la corsa è per creare materiali piezoelettrici biocompatibili naturali per la raccolta di energia, rilevamento elettronico, e stimolando nervi e muscoli.

I ricercatori dell'University College di Dublino e dell'Università del Texas a Dallas hanno deciso di esplorare i nanotubi a base di peptidi, perché sarebbero un'opzione interessante per l'uso all'interno di dispositivi elettronici e per applicazioni di raccolta di energia.

Nel Rivista di fisica applicata , il gruppo riferisce di utilizzare una combinazione di esposizione ai raggi ultravioletti e all'ozono per generare una differenza di bagnabilità e un campo applicato per creare una polarizzazione allineata orizzontalmente di nanotubi su substrati flessibili con elettrodi ad incastro.

"Le proprietà piezoelettriche dei materiali a base di peptidi li rendono particolarmente attraenti per la raccolta di energia, perché premendole o piegandole si genera una carica elettrica, " disse Sawsan Almohammed, autore principale e ricercatore post-dottorato presso l'University College di Dublino.

C'è anche un aumento della domanda di materiali organici per sostituire i materiali inorganici, che tendono ad essere tossici e difficili da realizzare.

"I materiali a base di peptidi sono organici, facile da fare, e hanno una forte stabilità chimica e fisica, " lei disse.

Nell'approccio del gruppo, l'allineamento fisico dei nanotubi si ottiene modellando una differenza di bagnabilità sulla superficie di un substrato flessibile. Questo crea una forza chimica che spinge la soluzione di nanotubi peptidici dalla regione idrofoba, che respinge l'acqua, con un elevato angolo di contatto con la regione idrofila, che attira l'acqua, con un angolo di contatto basso.

Non solo i ricercatori hanno migliorato l'allineamento dei tubi, che è essenziale per le applicazioni di raccolta di energia, ma hanno anche migliorato la conduttività dei tubi realizzando strutture composite con ossido di grafene.

"È risaputo che quando due materiali con funzioni lavorative diverse entrano in contatto tra loro, una carica elettrica scorre dalla funzione di lavoro bassa a quella alta, " Ha detto Almohammed. "La principale novità del nostro lavoro è che il controllo dell'allineamento orizzontale dei nanotubi mediante il campo elettrico e l'autoassemblaggio assistito dalla bagnabilità hanno migliorato sia l'uscita di corrente che di tensione, e un ulteriore miglioramento è stato ottenuto incorporando l'ossido di grafene".

Il lavoro del gruppo consentirà l'utilizzo di materiali organici, soprattutto quelli a base di peptidi, più ampiamente all'interno dei dispositivi elettronici, sensori, e applicazioni per la raccolta di energia, perché due limiti chiave dei nanotubi peptidici, l'allineamento e la conduttività, sono stati migliorati.

"Stiamo anche esplorando come i processi di trasferimento di carica dalle applicazioni di piegatura e campo elettrico possono migliorare il rilevamento di molecole basato sulla spettroscopia Raman, " Ha detto Almohammed. "Speriamo che questi due sforzi possano essere combinati per creare un biosensore auto-energizzato con una vasta gamma di applicazioni, compreso il monitoraggio biologico e ambientale, immagini ad alto contrasto, e diodi emettitori di luce ad alta efficienza."