生物友好型溫度傳感技術(shù)的研發(fā)

近日，韓國工業(yè)技術(shù)院電子計算機系和KIST 混合材料研究中心共同發(fā)表了可精確、快速測量由光引起的溫度變化的透明溫度傳感器研發(fā)成果，該技術(shù)將對依賴敏感溫度變化的各種生物設(shè)備的應(yīng)用作出貢獻。

等離子納米材料由于其獨特的光熱特性，近年來被廣泛應(yīng)用于腦神經(jīng)刺激、藥物輸送、癌癥治療、超高速PCR 等生物領(lǐng)域。然而，利用光熱現(xiàn)象測量溫度仍依賴于熱成像相機間接、緩慢的測量方法，導(dǎo)致其不適合在幾毫秒到幾十微米水平上變化很快的單細(xì)胞水平局部溫度測量。由于缺乏溫度變化的精確信息，光熱效應(yīng)盡管具有廣泛的應(yīng)用效應(yīng)，但人們對精確溫度變化帶來的生物學(xué)變化和穩(wěn)定的臨床應(yīng)用仍存在擔(dān)憂。

為此，聯(lián)合研究組利用溫差引起電荷快速轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電壓的熱電效應(yīng)開發(fā)出了在幾毫秒內(nèi)就能測量溫度快速變化的傳感器技術(shù)，特別是利用透明的導(dǎo)電聚合物“PEDOT:PSS”有機熱電層建立減少光干擾的直接光熱測量技術(shù)。

50 nm 薄的PEDOT:PSS 熱電傳感器在可見光區(qū)內(nèi)具有97%的高透明度，可直接應(yīng)用于光熱區(qū)域，最大限度地減少了光干擾，適用于各種光熱生物工程和醫(yī)療。此外，由于聚合物熱電材料可以使用低溫溶液工藝，因此使用在噴墨打印工藝制備上比一般半導(dǎo)體容易，且具有高度的設(shè)計自由度，因此在打印工藝中具有很大的優(yōu)勢。

該透明溫度傳感器技術(shù)可理解為利用光控制大腦活動的光學(xué)神經(jīng)接口機制，這一點最近在光遺傳學(xué)中得到了廣泛的理解，是分析局部高溫原理的關(guān)鍵。此外，基于無功運行原理，該技術(shù)有望應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、透明顯示設(shè)備、功率半導(dǎo)體局部劣化分析等下一代半導(dǎo)體技術(shù)。

該技術(shù)最大優(yōu)點是能快速產(chǎn)生局部熱量，精確測量光熱效應(yīng)，這一點意義重大。通過微半導(dǎo)體工藝，將其與各種生物電子芯片相結(jié)合，未來有望深入進行到生物工程和生物醫(yī)學(xué)。