DNA: Wird es das nächste heiße optische Material?

Der Hintergrund

Da das Siliziumglas zum Basismaterial für die Herstellung optischer Fasern wird, ist Silizium das Hauptmaterial auf dem Gebiet der anorganischen photoelektrischen Ausrüstung geworden. Es ist nicht nur leicht zu bekommen, sondern auch aus materieller Sicht ist die Funktionsweise 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 vorstellen werden, ist DNA. Es kann verwendet werden, um Wellenleiter wie Siliziumfasern herzustellen, die Licht im Körper übertragen. In Zukunft werden diese organischen Bauelemente einfacher herzustellen, flexibler als Silizium und umweltfreundlicher sein.

Die Innovation

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

Die Membran wird normalerweise zur Krebsbehandlung und Gesundheitsüberwachung verwendet, sie hat nicht nur die Funktion aller Geräte auf Siliziumbasis, sondern hat auch den Vorteil einer besseren Kompatibilität mit lebendem Gewebe, das zu besseren medizinischen elektronischen Geräten und Photonikgeräten verarbeitet werden kann br />
Wie der Name schon sagt, ist der Film nur eine Schicht aus optischen Materialien mit einer Dicke von Nanometern oder Mikrometern, um das Licht zu leiten. Wenn die Membran isolierend ist, also Isolatoren wie Glas, müssen wir uns keine Sorgen machen, dass sie im Gebrauch elektrisch leitet.

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 das Licht also auf den Kern und die Mantelgrenzfläche trifft, wird es gezwungen, zum Kern zurückzukehren, anstatt auszulecken. Der Hersteller des Lichtwellenleiters benötigt nicht nur das Material mit zwei unterschiedlichen Brechungsindizes, sondern auch die Größenordnung des Unterschieds, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

In der Feinabstimmungsmethode, bei der mithilfe von DNA Filme hergestellt werden, 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 Kern und Mantel können sie im Vergleich zu den 10 Mikrometern, die Silizium verwenden, dünnere Fasern herstellen, und sie haben einen Durchmesser von nur 3 Mikrometern. Für das Licht, das aus der Faser kommt, bringt es eine kleinere Speckle-Größe, so dass es für Anwendungen verwendet werden kann, die eine sorgfältigere Ausrichtung des Lichts erfordern.

Der Wert

Zu den potenziellen Anwendungen dieser Membran gehört die photodynamische Therapie. Mit dieser Behandlung erhalten Krebspatienten Medikamente oder andere Substanzen, die an Krebszellen im Tumor binden, verwenden Licht, um Medikamente zu aktivieren und Krebszellen abzutöten, ohne gesundes Gewebe zu schädigen.
Die Membran kann auch in der Optogenetik verwendet werden, die zur Steuerung bestimmter Gehirnzellenaktivitäten verwendet werden kann, oder zur Herstellung von Sensoren, die den Blutdruck oder den Sauerstoffgehalt messen, und sie können über einen längeren Zeitraum getragen werden, ohne Allergien auszulösen, da sie organisch sind.

Die Membran kann für Temperatursensoren verwendet werden, und die Lichtänderungen durch die Membran sind Temperaturänderungen zugeordnet. Ohs Labor erweitert auch andere Optionen zur Kontrolle der optischen Eigenschaften von DNA. Er hofft, eine Reihe grundlegender Funktionen und Prozesse zu entwickeln, die es Herstellern ermöglichen, eine Vielzahl optischer Geräte herzustellen, darunter eine neue Generation von tragbaren Sensoren.