科學(xué)家開發(fā)出一種人性化，超柔韌的有機(jī)傳感器，由陽光驅(qū)動(dòng)，可作為自供電心臟監(jiān)護(hù)儀。此前，他們開發(fā)了一種柔性光伏電池，可以整合到紡織品中。在這項(xiàng)研究中，他們將一種稱為有機(jī)電化學(xué)晶體管的傳感器件(一種可用于測(cè)量各種生物功能的電子器件)直接集成到一個(gè)柔性有機(jī)太陽能電池中。使用它，他們就能夠在明亮的光線條件下測(cè)量大鼠和人類的心跳。

可直接安裝在人體皮膚或組織上的自供電設(shè)備具有很大的醫(yī)療應(yīng)用潛力。它們可以用作生理傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體內(nèi)的心臟或腦功能。然而，由于電池的龐大和電源不足，或者由于電源的噪聲干擾，妨礙一致性和長(zhǎng)期操作，實(shí)際實(shí)現(xiàn)是不切實(shí)際的。

這種設(shè)備的關(guān)鍵要求是穩(wěn)定和充足的能源供應(yīng)。在Nature上發(fā)表的這項(xiàng)研究的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)展是在太陽能電池的光吸收器上使用納米光柵表面，允許高光轉(zhuǎn)換效率(PCE)和光角度獨(dú)立性。由于這一點(diǎn)，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)10.5%的PCE和每克11.46瓦的高功率重量比，接近15%的“神奇數(shù)字”，這將使有機(jī)光伏產(chǎn)品與硅基有競(jìng)爭(zhēng)力同行。他們證明，在重復(fù)壓縮測(cè)試(900次循環(huán))下，PCE降低僅為25%(從9.82%降至7.33%)，與60度光角下的非光柵器件相比，PCE增益高出45%。

為了展示實(shí)際應(yīng)用，稱為有機(jī)電化學(xué)晶體管的感覺裝置與超薄(1?m)基板上的有機(jī)太陽能電池集成，以允許在皮膚上自我檢測(cè)心跳或記錄心電圖(ECG)直接在大鼠心臟上發(fā)出信號(hào)。他們發(fā)現(xiàn)該裝置在10,000勒克斯的照明水平下工作良好，這相當(dāng)于在陽光明媚的日子里在陰涼處看到的光，并且比連接到電池的類似裝置經(jīng)歷的噪音更小，可能是因?yàn)闆]電線。

根據(jù)RIKEN緊急物質(zhì)科學(xué)中心的Kenjiro Fukuda所說，“這是向可以放置在人體組織上的自供電醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備的一個(gè)很好的一步。還有一些重要的剩余任務(wù)，例如開發(fā)靈活的電力存儲(chǔ)設(shè)備，我們將繼續(xù)與其他團(tuán)隊(duì)合作生產(chǎn)實(shí)用的設(shè)備。重要的是，對(duì)于目前的實(shí)驗(yàn)，我們研究了設(shè)備的模擬部分，為設(shè)備供電并進(jìn)行測(cè)量。還有數(shù)字基于硅的部分，用于傳輸數(shù)據(jù)，以及該領(lǐng)域的進(jìn)一步工作也將有助于使這些設(shè)備變得實(shí)用。“ 該研究由RIKEN與東京大學(xué)的研究人員合作完成。