ЭЛЕКТРОДЫ МОЖНО СВЯЗАТЬ С ПОМОЩЬЮ СВЕТА

ЭЛЕКТРОДЫ МОЖНО СВЯЗАТЬ С ПОМОЩЬЮ СВЕТА

Исследователи из Австралии разработали метод, который позволит заменить провода в электрохимических устройствах видимым светом – видимый свет может обеспечить генерацию электрического тока на стабилизированном кремниевом полупроводниковом электроде.

В обычных электронных устройствах электроды должны быть соединены внешней электронной схемой, это приводит к тому, что для создания системы независимо контролируемых электродов требуется большое количество проводов и связующих деталей, которые занимают место в электронных схемах, ограничивая плотность электродов.

Для решения этой проблемы Джастин Гудинг (Justin Gooding) с коллегами из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) разработали фоточувствительные поверхностно модифицированные слои для кремниевых электродов, не окисляющиеся и при этом достаточно тонкие для того, чтобы обеспечить транспорт электродов.

Рисунок из Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c5sc03011k

Гудинг уверен, что применение возможностей химических процессов, протекающих на поверхности, включающих гидросилилирование 1,8-нонадиина на свободном от оксидного слоя кремнии, терминированного водородом, было обнаружено по счастливой случайности. Значение такого типа модификации поверхности заключалось в возможности прививки к кремнию алкина, способного к вступлению в click-реакцию с азидом.

При контакте с электролитом внешний слой полупроводникового электрода (в данном случае кремния) теряет часть переносчиков заряда, в полной темноте электрохимическая реакция не протекает. При освещении кванты света способствуют генерации носителей заряда в освещенной области, заставляя электроны валентной зоны полупроводника переходить в проводящую зону, и электрохимические процессы в системе «включаются». Все вышеизложенное означает, в свою очередь, то, что каждый элемент в схеме может быть независимо активирован светом, для объединения электродов в единую схему отпадает необходимость применения соединительных проводов.

Группе Гудинга удалось доказать возможность применения новой фотохимической системы, записывая и считывая шаблоны определенной формы на электроде из кремния. Так, исследователям удалось изобразить на электроде карикатурную рожицу, используя индуцированное светом электроосаждение электропроводного полипиррола – при облучении электрода мономерный пиррол, окисляясь, вступал в реакцию ступенчатой полимеризации, образуя полипиррол там, где происходила «светопись».

Шриниваксан Сампат (Srinivasan Sampath), эксперт по химии поверхности и электрохимии из Индийского Института Науки, уверен, что результаты новой работы могут оказаться полезными для создания высокочувствительных сенсоров, позволяющих определять одновременно несколько аналитов, а сам Гудинг в настоящее время планирует расширить свою методологию на создание системы для анализа содержания нуклеиновых кислот.

Источник: Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c5sc03011k