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DNA: Wird es das nächste heiße optische Material sein?

Der Hintergrund

Da das Siliziumglas das Grundmaterial zur Herstellung optischer Fasern wird, ist Silizium das Hauptmaterial auf dem Gebiet der anorganischen photoelektrischen Ausrüstung geworden. Es ist nicht nur einfach zu bekommen, aber von einem materiellen Standpunkt ist die Art, wie es funktioniert, einfach. Aber auf dem Gebiet der organischen Optoelektronik müssen Wissenschaftler ein Material finden, das die gleichen Vorteile hat, und es ist am besten, in der Welt des Lebens zu leben.

Das Material, das wir heute einführen werden, ist DNA. Es kann verwendet werden, um Wellenleiter wie Siliziumfasern herzustellen, die Licht im Körper übertragen. In Zukunft werden diese organischen Geräte einfacher herzustellen sein, flexibler als Silizium und umweltverträglicher sein.

Die Innovation

Kürzlich wollten Forscher an der Yonsei-Universität in Seoul, Südkorea, organische Membranen aus der DNA von Lachs herstellen.

Die Membran wird normalerweise für die Krebsbehandlung und Gesundheitsüberwachung verwendet, sie hat nicht nur die Funktion aller siliziumbasierten Geräte, sondern hat auch den Vorteil einer höheren Kompatibilität mit lebendem Gewebe, das zu besseren medizinischen elektronischen Geräten und Photonikgeräten gemacht werden kann.

Wie der Name schon sagt, ist der Film nur eine Schicht aus optischen Materialien mit Nanometer oder Mikrometer Dicke, um das Licht zu leiten. Wenn die Membran isolierend ist, also Isolatoren wie Glas, müssen wir uns keine Sorgen darüber machen, dass sie Elektrizität leiten, wenn sie verwendet wird.

Die Technik

In optischen Geräten ist eine der Schlüsseleigenschaften des Materials der Brechungsindex, der die Richtung der Lichtübertragung bestimmt. Die optische Faser benötigt den Faserkern mit dem gleichen Brechungsindex und die Beschichtung mit unterschiedlichem Brechungsindex. Wenn also das Licht auf den Kern und die Mantelfläche trifft, wird es gezwungen, zum Kern zurückzukehren, anstatt auszutreten. Der Hersteller der optischen Faser benötigt nicht nur das Material mit zwei unterschiedlichen Brechungsindizes, sondern auch die Größenordnung der Differenz, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

In der Feinabstimmungsmethode, die DNA verwendet, um Filme herzustellen, die in optischen Geräten verwendet werden können, kann Ohs Team einen Brechungsindex erreichen, der viermal höher ist als der von Silizium. Mit einem höheren Brechungsindexunterschied zwischen dem Kern und dem Mantel können sie dünnere Fasern herstellen, verglichen mit den 10 Mikrometern, die Silizium verwenden, und sie haben einen Durchmesser von nur 3 Mikrometer. Für das Licht, das aus der Faser kommt, bringt es eine kleinere Speckle-Größe mit sich, so dass es für Anwendungen verwendet werden kann, die eine sorgfältigere Ausrichtung des Lichts erfordern.

Der Wert

Zu den möglichen Anwendungen dieser Membran gehört die photodynamische Therapie, bei der Krebspatienten Medikamente oder andere Substanzen erhalten, die an Krebszellen im Tumor binden, Licht nutzen, um Medikamente zu aktivieren und Krebszellen zu töten, ohne gesundem Gewebe zu schaden.
Die Membran kann auch in der Optogenetik verwendet werden, die verwendet werden kann, um bestimmte Gehirnzellenaktivität zu steuern, oder um Sensoren herzustellen, die den Blutdruck oder Sauerstoffgehalt messen und sie für lange Zeit ohne Allergien tragen, weil sie organisch sind.

Die Membran kann für Temperatursensoren verwendet werden, und die Änderungen des Lichts durch die Membran sind mit Temperaturänderungen verbunden. Ohs Labor erweitert auch andere Möglichkeiten zur Kontrolle der optischen Eigenschaften von DNA. Er hofft, eine Reihe von grundlegenden Funktionen und Prozessen zu entwickeln, die es Herstellern ermöglichen, eine Vielzahl von optischen Geräten herzustellen, einschließlich einer neuen Generation tragbarer Sensoren.

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