Capteurs cérébraux et étiquettes électroniques qui se dissolvent. Augmenter le potentiel des sources d'énergie renouvelables. Ce sont des exemples des dernières recherches de deux scientifiques pionniers sélectionnés comme conférenciers Kavli cette année à la 247e réunion et exposition nationales de l'American Chemical Society (ACS).
La réunion comprend plus de 10, 000 présentations aux frontières de la recherche chimique, et se tient ici jusqu'à jeudi. Deux de ces conférences sont soutenues par la Fondation Kavli, une organisation philanthropique qui encourage l'innovation scientifique fondamentale. Ces conférences, qui sont un moment fort de la conférence, braquer les projecteurs sur les travaux de chercheurs jeunes et confirmés qui repoussent les limites de la science pour résoudre certains des problèmes les plus urgents au monde.
Aborder simultanément les questions de santé et de durabilité, John Rogers, Doctorat., développe une vaste boîte à outils de matériaux - du magnésium et du silicium à la soie et même au papier de riz - pour fabriquer des composants électroniques biodégradables qui peuvent potentiellement être utilisés dans une gamme d'applications. Il prononcera "La conférence Fred Kavli sur les innovations en chimie".
"Ce que nous constatons, c'est qu'il existe une palette robuste et diversifiée d'options de matériaux à tous les niveaux, " dit Rogers, qui est avec l'Université de l'Illinois, Urbana-Campaign. "Pour le chef d'orchestre, pour le semi-conducteur, pour la couche isolante et le boîtier et le substrat, on peut choisir des matériaux en fonction des exigences de l'application."
L'équipe de Rogers travaille à incorporer certains de ces éléments dans des capteurs qui peuvent, par exemple, détectent l'apparition précoce d'un gonflement et des changements de température dans le cerveau après des blessures à la tête, puis disparaissent lorsqu'ils ne sont plus nécessaires. Aujourd'hui, les dispositifs conçus à ces fins sont câblés - ils doivent être implantés et ensuite complètement retirés une fois qu'ils ne sont plus nécessaires. Le capteur de Rogers pourrait être implanté mais fonctionnerait sans fil et, après utilisation, "disparaître tout simplement." Cela élimine le risque d'infection et d'autres complications associées au retrait chirurgical des dispositifs. Rogers a testé avec succès les premiers prototypes de capteurs sur des animaux de laboratoire et envisage que de tels dispositifs pourraient un jour être utilisés sur des patients humains.
Son groupe travaille également sur des étiquettes d'identification par radiofréquence biodégradables, ou des étiquettes RFID. Actuellement, Les RFID sont produites par milliards et utilisées dans tout, des jeans pour un suivi précis des stocks aux cartes à puce et injectées dans les animaux de compagnie. On les retrouve également dans les emballages de produits qui finissent dans les décharges. En utilisant de la cellulose, zinc et silicium, Rogers a réussi à fabriquer des étiquettes RFID solubles en laboratoire. La prochaine étape consisterait à déterminer comment augmenter la production et la commercialiser.
"Nous sommes assez optimistes, " a déclaré Rogers. "Nous voyons la voie à suivre et nous en sommes à mi-chemin."
Emily Weiss, qui donne la « Conférence émergente du leader émergent en chimie de la Fondation Kavli » est Emily Weiss, Doctorat., de l'Université du Nord-Ouest. Son laboratoire se concentre sur l'obtention du maximum de puissance possible à partir de nanomatériaux mélangés et appariés qui sont développés pour maximiser les sources d'énergie renouvelables. Les scientifiques peuvent désormais concevoir ces matériaux avec une précision sans précédent pour capturer de grandes quantités d'énergie, par exemple, du soleil et des sources de chaleur. Mais obtenir toute cette énergie de ces matériaux et la diffuser dans le monde pour alimenter les maisons et les gadgets ont été des obstacles majeurs.
"Le courant électrique provient du mouvement des électrons à travers un matériau, " Weiss a expliqué. " Mais lorsqu'ils se déplacent à travers un matériau ou un appareil, ils rencontrent des endroits où ils doivent sauter d'un type de matériau à un autre à ce qu'on appelle une interface. Par interfaces, Je veux dire des endroits où se rencontrent des parties du matériel qui ne sont pas exactement semblables. Le problème, c'est quand un électron doit passer d'un matériau à un autre, il perd de l'énergie."
Au fur et à mesure que les structures dans les matériaux deviennent plus petites, le problème d'interface s'amplifie car les nanomatériaux ont plus de surface par rapport à leur volume. Les électrons de ces appareils avancés doivent donc traverser de plus en plus d'interfaces, et ils perdent de l'énergie sous forme de chaleur à chaque fois.
Mais grâce aux dernières avancées en matière d'instruments d'analyse et de puissance de calcul, Le groupe de Weiss est sur le point de transformer cet inconvénient en plus. "Plutôt que de voir toutes ces interfaces comme négatives, maintenant nous n'avons pas besoin de le considérer comme un inconvénient, " dit-elle. " Nous pouvons concevoir une interface telle que nous pouvons nous débarrasser des défauts et nous débarrasser de ce ralentissement. Nous pouvons en fait utiliser des interfaces soigneusement conçues pour améliorer les propriétés de votre appareil. Ce genre de philosophie commence à s'imposer."
