Pesquisadores das universidades de Linköping e Lund, na Suécia, demonstraram que a luz visível pode ser usada para formar eletrodos a partir de plásticos condutores sem a necessidade de produtos químicos perigosos. Seus resultados mostram que esses eletrodos podem ser fabricados em uma ampla variedade de superfícies, abrindo oportunidades para novos tipos de tecnologias eletrônicas e de detecção médica.
“Acho que isso é um avanço. Esta é outra maneira de fabricar eletrônicos que é mais simples e não requer equipamentos caros”, diz Xenophon Strakasas, professor associado do Laboratório de Eletrônica Orgânica LOE da Universidade de Linköping.
Plásticos condutores e seu papel na eletrônica
Os cientistas da LOE estão focados em plásticos eletricamente condutores, também conhecidos como polímeros conjugados, para o desenvolvimento de áreas como energia renovável e tecnologia médica. Esses materiais combinam as qualidades funcionais dos metais e semicondutores com a flexibilidade e o peso leve dos plásticos.
Os polímeros consistem em longas cadeias de hidrocarbonetos. Cada unidade da cadeia é chamada de monômero, e a união desses monômeros cria um polímero. O processo de formação, conhecido como polimerização, é frequentemente realizado com produtos químicos agressivos ou tóxicos, limitando a escalabilidade e o uso seguro dos materiais em áreas como a medicina.
A luz visível proporciona um processo de polimerização sem produtos químicos
Pesquisadores do Campus Norrköping, em colaboração com colegas de Lund e Nova Jersey, desenvolveram um método que permite que a polimerização ocorra apenas com luz visível. Essa conquista depende de monômeros solúveis em água especialmente projetados. Como os monômeros são ativados sob luz visível, os eletrodos não necessitam mais de produtos químicos tóxicos, luz UV prejudicial ou etapas adicionais de processamento.
“Os eletrodos podem ser criados em diferentes superfícies, como vidro, têxteis e até mesmo pele. Isso abre uma gama muito mais ampla de aplicações”, diz Xenophon Strakosas.
Imprimindo os eletrodos diretamente com luz
Na utilização prática, uma solução contendo monômeros é aplicada a uma superfície. Ao direcionar um laser ou outra fonte de luz sobre o material, os pesquisadores podem moldar os eletrodos em padrões detalhados onde forem necessários. Qualquer parte da solução que não seja polimerizada pode ser lavada, deixando eletrodos prontos.
“As propriedades elétricas do material estão na vanguarda. Como o material pode transportar elétrons e íons, ele pode interagir com o corpo de maneira natural, e sua química suave garante que o tecido possa tolerá-lo – uma combinação que é crucial para aplicações médicas”, diz Tobias Abrahamson, pesquisador do LOE e autor principal do artigo publicado na revista científica. Química aplicada.
Gravação aprimorada de sinais cerebrais e aplicações futuras
A equipe avaliou sua abordagem aplicando fotoeletrodos diretamente na pele de camundongos anestesiados. Esses testes revelaram registros significativamente melhores da atividade cerebral de baixa frequência em comparação com eletrodos de EEG metálicos convencionais.
“Como este método funciona em tantas superfícies diferentes, você também pode imaginar sensores embutidos em roupas. Além disso, este método pode ser usado para produção em larga escala de circuitos eletrônicos orgânicos sem solventes perigosos”, diz Tobias Abrahamson.
A luz visível pode ser usada para criar eletrodos de plásticos condutores completamente sem produtos químicos perigosos. Isto é demonstrado num novo estudo realizado por investigadores das universidades de Linköping e Lund, na Suécia. Os eletrodos podem ser criados em diferentes tipos de superfícies, abrindo um novo tipo de sensores eletrônicos e médicos.
“Acho que isso é um avanço. Esta é outra maneira de fabricar eletrônicos que é mais simples e não requer equipamentos caros”, diz Xenophon Strakasas, professor associado do Laboratório de Eletrônica Orgânica LOE da Universidade de Linköping.
Os pesquisadores da LOE trabalham com plásticos eletricamente condutores, também conhecidos como polímeros conjugados, para desenvolver novas tecnologias em áreas como medicina e energia renovável. Os polímeros conjugados combinam as propriedades elétricas dos metais e semicondutores com a flexibilidade dos plásticos.
Os polímeros consistem em longas cadeias de hidrocarbonetos. Cada elo da cadeia é chamado de monômero. Quando os monômeros se combinam, os polímeros são formados. O processo, denominado polimerização, envolve frequentemente a utilização de produtos químicos fortes e por vezes tóxicos, limitando a capacidade de expansão do processo e de utilização da tecnologia, por exemplo, na medicina.
Os pesquisadores do Campus Norrköping, juntamente com colegas de Lund e Nova Jersey, conseguiram criar um método no qual a polimerização só pode ocorrer usando luz visível. Isso é possível graças a monômeros solúveis em água especialmente desenvolvidos pelos pesquisadores. Portanto, não são necessários produtos químicos tóxicos, luz UV prejudicial ou processos posteriores para criar os eletrodos.
“Os eletrodos podem ser criados em diferentes superfícies, como vidro, têxteis e até mesmo pele. Isso abre uma gama muito mais ampla de aplicações”, diz Xenophon Strakosas.
Na prática, uma solução contendo monómeros pode ser aplicada a um substrato. Usando, por exemplo, um laser ou outra fonte de luz, você pode criar padrões intrincados de eletrodos diretamente na superfície. A solução, que não polimeriza, pode ser lavada e os eletrodos permanecerão.
“As propriedades elétricas do material estão na vanguarda. Como o material pode transportar elétrons e íons, ele pode interagir com o corpo de uma forma natural, e sua química suave garante que o tecido possa tolerá-lo – uma combinação que é crucial para aplicações médicas”, diz Tobias Abrahamson, pesquisador do LOE e autor principal do artigo publicado na revista científica. Química aplicada.
Os pesquisadores testaram a tecnologia aplicando fotoeletrodos diretamente na pele de ratos anestesiados. Os resultados mostram uma clara melhoria no registro da atividade cerebral de baixa frequência em comparação com os eletrodos de EEG metálicos tradicionais.
“Como este método funciona em tantas superfícies diferentes, você também pode imaginar sensores embutidos em roupas. Além disso, este método pode ser usado para produção em larga escala de circuitos eletrônicos orgânicos sem solventes perigosos”, diz Tobias Abrahamson.
