Рекордная температурная чувствительность растительного нанобионического материала на основе пектина-Ca2+
Plant nanobionic materials with a giant temperature response mediated by pectin-Ca2+. Raffaele Di Giacomo, Chiara Daraio, Bruno Maresca. PNAS. 2015. Vol. 112. No 15. P. 4541–4545.
Швейцарские специалисты из ETH Zurich разработали термометр рекордной чувствительности. Новый термодатчик в 100 раз точнее всех существующих. Например, он позволяет определить расстояние до руки человека, измеряя тепловое излучение тела. Сеть таких датчиков может распознавать жесты. Секрет заключается в применении биосинтетического гибридного материала, составленного из клеток табака (пектина), и углеродных нанотрубок. Эффективный температурный коэффициент электрического сопротивления для нового материала составил 17,26 K–1, то есть примерно на два порядка выше, чем в лучших из существующих сенсоров и в 300 раз выше, чем у любых электролитов. В работе термодатчика ETH Zurich используется эффект ионной проводимости в упорядоченной структуре, которую естественным образом создают пектины, соединяя между собой микроволокна целлюлозы в оболочке клеток растения. Пектиновая структура содержит катионы металлов, в том числе Ca2+. Они отвечают за связь пектиновых цепочек, и эта связь резко ухудшается при повышении температуры. В результате, количество свободных катионов сильно увеличивается, что сказывается на проводимости. Сопротивление увеличивается примерно на три порядка при изменении температуры на 40 °C. Внедрение углеродных нанотрубок позволяет сохранить естественные биоэлектрические свойства растения после смерти клеток, а также сохраняет материал при высоких температурах. Для нового материала характерны рекордные показатели температурного коэффициента электрического сопротивления при разной влажности, вплоть до полной его дегидрации (влажность 0%). Полученное вещество исследователи назвали «кибердревесиной» (cyberwood).
В.В. Стрекопытов