Naukowcy nazywają owoc swoich prac mianem mikrosuperkondensatora, czyli po prostu superkondensatora zredukowanego do skali submilimetrowej, który zachowuje wszystkie swoje właściwości. Opracowanie tego jest samo w sobie trudne, a w tym przypadku zyskuje nowy wymiar wyzwania, bo naukowcy dążyli do stworzenia czegoś, co mogłoby bezpiecznie pracować w ludzkim ciele, aby zasilać maleńkie czujniki i implanty.
Czytaj też: Tak przełączają się atomy. Naukowcom udało się uwiecznić ten proces
Dzięki temu podejściu porzucilibyśmy potrzebę stosowania w tym segmencie problematycznych materiałów i korozyjnych elektrolitów na te biokompatybilne. Oczywiście te biosuperkondensatory, do których zalicza się dzisiejszy bohater, nie są niczym nowym, ale ich wielkość ponad trzech milimetrów sześciennych bezpośrednio wskazuje, na jaką rewolucję dziś patrzymy. Same w sobie superkondensatory (zwane też ultrakondensatorami) nie są w stanie magazynować dużo energii w stosunku do masy lub objętości, ale mogą ładować się i rozładowywać w mgnieniu oka.
Nowy nano-biosuperkondensator, to najmniejszy superkondensator na świecie, który może odmienić medycynę
Ten najmniejszy superkondensator na świecie mierzy tyle, co drobinka kurzu, bo zaledwie 0,001 mm3, a przy tym generuje napięcie odpowiadające pełnoprawnym bateriom AAA. Co być może najważniejsze, jest nie tylko bezpieczny dla ludzkiego ciała, ale też wykorzystuje jednocześnie kluczowe składniki krwi, aby zwiększyć swoją wydajność.
Budują go przede wszystkim warstwy polimerowego materiału, między którymi znalazł się światłoczuły materiał fotolitograficznym, który działa jako kolektor prądu. Znalazła się też na nim specjalna membrana w formie izolatora i elektrody wykonane z przewodzącego elektrycznie biokompatybilnego polimeru zwanego PEDOT:PSS. Ta mieszanka trafia na cienką płytkę, która następnie jest poddawana dużemu naprężeniu mechanicznemu, co powoduje, że różne warstwy odrywają się w wysoce kontrolowany sposób i składają się, niczym origami, w nano-biosuperkondensator.
Na udowodnienie ich działania umieszczono je w soli fizjologicznej, osoczu krwi i samej krwi, gdzie wykazały zdolność do skutecznego przechowywania energii. Zwłaszcza w przypadku krwi, w której po 16 godzinach zachował do 70% swojej pojemności, dzięki temu, że reaguje z enzymami i żywymi komórkami, aby napędzić własne reakcje magazynowania ładunku, co zwiększa jego wydajność o 40%.
Czytaj też: Radioaktywne baterie diamentowe – czy zrewolucjonizują rynek smartfonów?
Chociaż można dumnie stwierdzić, że ten najmniejszy superkondensator na świecie, będący nano-biosuperkondensatorem dorównuje bateriom AAA pod kątem napięcia, to natężenia prądu generuje znacznie mniej. Dalsze testy wykazały, że na dodatek jest wytrzymały i jest w stanie sprostać obciążeniom generowanym np. w naczyniach krwionośnych. Trzy z nich wystarczyły z kolei, aby zasilić mały czujnik pH, którego można umieścić w naczyniach krwionośnych.