Une équipe de recherche dirigée par le professeur Sei Kwang Hahn et le Dr Tae Yeon Kim du Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a utilisé des nanofils d'or pour développer un capteur portable intégré qui mesure et traite efficacement deux biofils. -signaux simultanément. Les résultats de leurs recherches ont été présentés dans Advanced Materials. .
Les appareils portables, disponibles sous diverses formes comme des accessoires et des patchs, jouent un rôle central dans la détection des signaux physiques, chimiques et électrophysiologiques pour le diagnostic et la gestion des maladies. Les récents progrès de la recherche se concentrent sur la conception d'appareils portables capables de mesurer simultanément plusieurs biosignaux.
Cependant, un défi majeur réside dans la disparité des matériaux nécessaires pour chaque mesure de signal, entraînant des dommages aux interfaces, une fabrication complexe et une stabilité réduite des dispositifs. De plus, ces analyses variées de signaux nécessitent des systèmes et des algorithmes de traitement du signal supplémentaires.
L’équipe a relevé ce défi en utilisant différentes formes de nanofils d’or (Au). Alors que les nanofils d'argent (Ag), connus pour leur extrême finesse, leur légèreté et leur conductivité, sont couramment utilisés dans les appareils portables, l'équipe les a fusionnés avec de l'or. Initialement, ils ont développé des nanofils d'or en vrac en recouvrant l'extérieur des nanofils d'argent, supprimant ainsi le phénomène galvanique.
Par la suite, ils ont créé des nanofils d’or creux en gravant sélectivement l’argent des nanofils recouverts d’or. Les nanofils d'or massifs réagissaient de manière sensible aux variations de température, tandis que les nanofils d'or creux montraient une grande sensibilité aux changements infimes de contrainte.
Ces nanofils ont ensuite été modelés sur un substrat en polymère styrène-éthylène-butylène-styrène (SEBS), parfaitement intégré sans séparations. En exploitant deux types de nanofils d'or, chacun ayant des propriétés distinctes, ils ont conçu un capteur intégré capable de mesurer à la fois la température et la contrainte.
De plus, ils ont conçu un circuit logique pour l'analyse du signal, en utilisant le facteur de jauge négatif résultant de l'introduction d'ondulations à l'échelle micrométrique dans le motif. Cette approche a conduit à la création réussie d'un système d'appareil portable intelligent qui non seulement capture mais analyse également les signaux simultanément, le tout en utilisant un seul matériau :Au.
Les capteurs de l'équipe ont montré des performances remarquables dans la détection de tremblements musculaires subtils, l'identification des rythmes cardiaques, la reconnaissance de la parole grâce aux tremblements des cordes vocales et la surveillance des changements de température corporelle. Notamment, ces capteurs ont maintenu une grande stabilité sans endommager les interfaces matérielles. Leur flexibilité et leur excellente extensibilité leur ont permis de s'adapter parfaitement aux courbes de la peau.
Le professeur Sei Kwang Hahn a déclaré :« Cette recherche souligne le potentiel de développement d'une plateforme bioélectronique futuriste capable d'analyser une gamme diversifiée de biosignaux. » Il a ajouté :"Nous envisageons de nouvelles perspectives dans diverses industries, notamment les soins de santé et les systèmes électroniques intégrés."
Plus d'informations : Tae Yeon Kim et al, Appareils portables intelligents multifonctionnels utilisant des circuits logiques de nanofils d'or monolithiques, Matériaux avancés (2023). DOI : 10.1002/adma.202303401
Informations sur le journal : Matériaux avancés
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
