韓國研究人員提出了一種基于熱電效應的噴墨打印高速、透明溫度傳感器，可直接精確監(jiān)測光熱效應。這種溫度傳感器由高度透明的有機熱電材料組成，同時具有優(yōu)異的生物相容性和亞毫秒級的時間分辨率。這種透明熱電溫度傳感器技術有望促進各種光熱生物醫(yī)學應用。?
憑借其獨特的光加熱特性，使用等離子體納米材料的光熱效應近來在很多生物應用領域獲得了廣泛關注，如腦神經刺激、藥物輸送、癌癥治療和超高速PCR等。然而，通過光熱現(xiàn)象測量溫度變化，仍然需要依賴熱成像相機間接且緩慢的測量方法，這使其不適合在單個細胞水平上進行局部溫度測量，這些場景中的溫度變化很快，通常在毫秒量級。
由于缺乏關于溫度變化的精確信息，光熱效應技術盡管具有廣泛的應用潛力，但也使人們迫切希望了解精確溫度變化引起的生物學變化，以及對穩(wěn)定臨床應用的擔憂。
據(jù)麥姆斯咨詢報道，韓國大邱慶北科學技術院（DGIST, Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology）電氣工程與計算機科學系的Hongki Kang教授和韓國科學技術研究院（Korea Institute of Science and Technology，簡稱KIST）軟性混合材料研究中心的Seungjun Chung博士等研究人員組建的聯(lián)合研究團隊，開發(fā)了一種溫度傳感器技術，可以利用熱電效應快速測量不到幾個毫秒時間內的溫度變化，其中，電壓信號通過溫度差觸發(fā)的快速電荷轉移產生。
特別值得關注的是，該團隊利用透明PEDOT:PSS（一種適合儲存電荷的導電聚合物）有機熱電層，構建了一種減少光干擾的直接光熱現(xiàn)象測量技術。
這種厚度為50 nm的PEDOT:PSS熱電傳感器在可見光區(qū)平均透明度高達97%，可以直接應用于光熱現(xiàn)象，最大限度地減少光干擾，適用于各種光熱生物工程和醫(yī)療應用。此外，由于所使用的聚合物熱電材料可以采用低溫溶液工藝，因此能夠利用噴墨印刷工藝制備，相比一般的半導體工藝更簡單，設計自由度更高，因此在印刷工藝中更具優(yōu)勢。
通過這項研究開發(fā)的透明熱電溫度傳感器技術，可以用來理解光學神經接口使用光控制大腦活動的機制（近期通過光遺傳學被人們認識）。這是一項關鍵技術，因為它可以用來分析局部高熱治療癌細胞的原理。此外，預計它還可以應用于下一代半導體技術，如可穿戴設備、透明顯示設備，以及基于無功運行原理的功率半導體局部退化分析。
DGIST電氣工程與計算機科學系Hongki Kang教授表示：“我們提出了一種直接精確測量光熱效應的技術，其最大優(yōu)勢是快速產生局部熱量，這一點非常重要。我們期待未來通過半導體工藝將其與各種生物電子芯片相結合，從而實現(xiàn)深入的生物工程分析和生物醫(yī)學應用?！?/p>
審核編輯：劉清