単一分子が高感度の圧力および力センサーを作る – Physics World

オーストラリアの研究者らは、加えられた機械的力に応じた単一分子の形状の変化を検出し、制御した。 この偉業により、エレクトロニクス産業向けの小型埋め込み型圧力センサーや加速度計の開発が可能になる可能性がある。

問題の分子であるブラベンは、化学式 C の炭化水素です。₁₀H₁₀。 重要なのは、ピエゾ抵抗性であること、つまり機械的ひずみに応じて電気抵抗が変化することです。 ブラベンの場合、このひずみは、分子が可能なさまざまな形状または異性体の間で変化し、原子間の接続性が変化し、電気抵抗に測定可能な変化が生じるときに発生します。

研究者らは、ブラベンが構造異性および構造異性として知られるプロセスにより異常に大きな形状変化を受けるため、ブラベンのピエゾ抵抗挙動を調査することを選択した。 「前者には結合トポロジーの再配置が含まれますが、後者には単に分子が「飛び跳ねる」だけです」と説明します。 ジェフリー・ライマーズ、化学者 シドニー工科大学 一緒に研究を主導したのは ナディム・ダルウィッシュ of カーティン大学, ダニエル・コソフ of ジェームスクック大学 および トーマス・ファロン ニューカッスル大学.

ブラベンの変化する抵抗を測定するために、研究チームはジアリールと呼ばれる化学結合剤を使用して分子を7～15オングストローム離れた金接点に結合させた。 これらの金の接点が動くと、分子はそれらに結合したままになりますが、機械的歪みを受けると、形状が異なる新しい異性体が形成されます。 この形状の変化により分子を通る電気の流れが変化し、研究者らは走査トンネル顕微鏡を使用してこれらの変化を測定することができました。

小型センサーとミリ秒単位のタイムスケール

ピエゾ抵抗器は、電子機器の振動検出器、スマートフォンの歩数計、車のエアバッグのトリガー、埋め込み型医療センサーなど、さまざまな用途にすでに広く導入されています。 ブラベン分子は非常に小さいため、これらの従来のデバイスの小型バージョンの作成に使用できる可能性があります。 ブラベンベースのセンサーは、他の化学物質やタンパク質や酵素などの生体分子の存在も検出できる可能性があり、これは病気の検出に重要になる可能性があるとダーウィッシュ氏は言う。

ウェアラブル圧力センサーが範囲を拡大

で彼らの仕事を詳述する研究者 ネイチャー·コミュニケーションズ、彼らは3から100nmの小さなデバイスの作成を想定できると述べています² 抵抗の変化を測定するだけで外力や圧力を検出します。 もう一つの便利な機能は、ピエゾ抵抗器を 800 Hz で発振させることができることだとコソフ氏は付け加えています。これは、ピエゾ抵抗器を使用して、ミリ秒単位で発生するプロセスを監視できることを意味します。

チームの作業の次の段階では、高価な顕微鏡実験から安価なセンシング プラットフォームに技術を移行することが含まれます。 「これには、形状を変化させる分子を能動要素とするナノ電極センサーを開発する必要がある」とダルウィッシュ氏は語る 物理学の世界.

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/