Ученые предложили глицин в качестве элемента медицинской электроники

Усилить пьезоэлектрический эффект в кристаллах глицина смогли ученые из МИЭТ в составе международной группы. По их словам, с помощью механической полировки модификации этой аминокислоты можно увеличить эффективность пьезоэлектрического отклика от трех до пяти раз по сравнению с обычными кристаллами. Проделанная работа важна для создания биосовместимых электромеханических устройств малого размера, пояснили исследователи. Результаты опубликованы в Physica Scripta.Разработка микро- и наноразмерных электрических приборов, совместимых с организмом человека, является важным направлением в медицине высоких технологий. Например, как показали исследования, электростимуляция клеток ускоряет заживление ран, а встраивание электрических элементов в различные имплантаты улучшает их управляемость, рассказали ученые Национального исследовательского университета «МИЭТ» (МИЭТ).Они пояснили, что сейчас для изготовления такой электроники используют полимеры и композиты, обладающие достаточно большим «сродством» с человеческими тканями, однако наиболее близкими для организма являются те материалы, которые изготовлены из соединений, присутствующих в теле человека в большом количестве.Примером такого вещества может служить глицин – простейшая аминокислота, которая является нейромедиатором в центральной нервной системе и присутствует во многих белках живых организмов. В твердом состоянии это соединение представляет собой кристаллы, которые могут иметь разное внутреннее строение.Некоторые кристаллические вещества демонстрируют пьезоэлектрический эффект, благодаря которому способны проводить ток при приложении механического усилия, например сжатия. Также в упорядоченных структурах может образовываться движение заряженных частиц при повышении температуры – такой эффект называется сегнетоэлектрическим, пояснили специалисты.Исследователи из МИЭТ и МИРЭА вместе с учеными Португалии и Нидерландов разработали способ повышения электрической «эффективности» кристаллов γ-глицина путем локальной механической полировки.«

"Полированные на молекулярном уровне кристаллы демонстрировали улучшенную пьезо- и сегнетоэлектрическую активность и более эффективное переключение под воздействием электрического поля", – пояснил доцент Института перспективных материалов и технологий Максим Силибин.

Исследователь рассказал, что механическая полировка γ-глицина улучшает его пьезоэлектрические свойства, а это в свою очередь может привести к усилению чувствительности датчиков и эффективности устройств для сбора энергии. Усиление пьезоэлектрического эффекта зависит от ориентации прилагаемого давления: так, вдоль одной оси он увеличивается втрое, по перпендикулярной – впятеро.»Понимание и управление процессами в кристаллах γ-глицина позволит сделать приборы для прямого обмена информации с импульсами нервной системы и мозга», – пояснил М.В.Силибин.В дальнейшем исследовательский коллектив из МИЭТ и МИРЭА планирует провести дополнительное изучение других механических или химических методов обработки γ-глицина и подобных материалов для оптимизации их пьезо- и сегнетоэлектрических свойств.МИЭТ – участник программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».