Elektroder kan skapas med hjälp av ljus
Foto: Thor Balkhed
Forskare vid Linköpings universitet och Lunds universitet har utvecklat en ny metod för att tillverka elektroder av ledande plaster med hjälp av synligt ljus – helt utan farliga kemikalier. Tekniken, som presenteras i en ny studie, gör det möjligt att skapa elektroder på en rad olika underlag och kan bana väg för nya typer av elektronik och medicinska sensorer.
– Jag tror att det finns lite av ett genombrott här. Det är ett annat sätt att skapa elektronik som är enklare och inte kräver någon dyr utrustning, säger Xenofon Strakosas, biträdande universitetslektor vid Laboratoriet för organisk elektronik (LOE) vid Linköpings universitet.
Vid LOE arbetar forskare med ledande plaster, så kallade konjugerade polymerer, som kombinerar metallers och halvledares elektriska egenskaper med plastens flexibilitet. Materialen används bland annat inom forskning om medicinsk teknik och förnybar energi.
Polymerer består av långa kedjor av kolväten, där varje länk kallas monomer. När monomererna binds samman bildas polymerer genom en process som kallas polymerisering. Traditionellt kräver denna process starka och ibland giftiga kemikalier, vilket försvårar storskalig produktion och begränsar användningen inom exempelvis medicin.
Det forskarna nu har visat är att polymeriseringen kan ske med enbart synligt ljus. Nyckeln är specialutvecklade, vattenlösliga monomerer som gör att processen kan genomföras utan giftiga kemikalier, skadligt UV-ljus eller efterföljande kemiska steg.
– Det går att skapa elektroder på olika underlag som glas, textil och till och med hud. Det här öppnar för ett mycket bredare spektrum av tillämpningar, säger Xenofon Strakosas.
Metoden innebär att en lösning med monomerer appliceras på ett underlag. Genom att belysa ytan, till exempel med en laser, kan elektroder skapas direkt i önskade mönster. Den del av lösningen som inte reagerat kan sedan sköljas bort, medan elektroderna blir kvar.
Enligt forskarna har materialet mycket goda elektriska egenskaper. Det kan transportera både elektroner och joner, vilket gör det särskilt lämpat för kontakt med biologisk vävnad.
– Tack vare att materialet kan kommunicera med kroppen på ett naturligt sätt, och att kemin är så skonsam, tolereras det väl av vävnad. Det är en avgörande kombination för medicinska tillämpningar, säger Tobias Abrahamsson, forskare vid LOE och försteförfattare till artikeln som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Angewandte Chemie.
Forskarna har testat tekniken genom att skapa elektroder direkt på huden hos sövda möss. Försöken visar att de nya elektroderna ger bättre registrering av lågfrekvent hjärnaktivitet jämfört med traditionella EEG-elektroder av metall.
– Eftersom metoden fungerar på många olika ytor kan man till exempel tänka sig sensorer integrerade i kläder. Den kan också användas för att tillverka kretsar av organisk elektronik i större skala utan att använda farliga lösningsmedel, säger Tobias Abrahamsson.
Studien har genomförts i samarbete mellan forskare vid Campus Norrköping, Lunds universitet och kollegor i New Jersey. Forskningen har finansierats av bland andra Europeiska forskningsrådet, Vetenskapsrådet, Stiftelsen för strategisk forskning, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse samt flera andra svenska forskningsstiftelser.
