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科学家想利用黑色素的导电性

来源:新浪科技   更新时间:2019-04-10 09:18:00    

  北京时间4月6日消息,据国外媒体报道,科学家很早之前就知道,真黑素(eumelanin)——赋予人体皮肤、毛发和眼睛颜色的色素——可以导电。但是,天然形式的真黑素并不具有足可以利用的导电性,也没有人知道如何提到它的导电性。

  近日的一项新研究改变了这一现状。在发表于《化学前沿》(Frontiers in Chemistry)期刊的一篇论文中,意大利的一个跨学科研究团队描述了可以显著提高真黑素电导率的突破性过程。

  研究作者、那不勒斯腓特烈二世大学的有机化学家亚历桑德罗·佩泽拉(Alessandro Pezzella)说:“这是一块踏脚石,一段漫长的过程将由此开启。”

  人类和其他生物体不会对真黑素产生反应,这意味着它可以用来涂覆医疗植入物或其他可能进入人体的装置。不过,天然形式的真黑素在分子水平上太过规整,导电效率不高。在此前的研究中,如果没有添加金属或其他化学物质的话,就无法改善真黑素的导电性,但这些物质会被身体视为外来物。为了在不添加外部因子的情况下提高真黑素的导电性,佩泽拉和他的同事们开发了一个组织分子的过程,使电荷可以从一个电子流向另一个电子。

  共同作者、意大利国家新技术、能源和可持续经济发展局的电气工程师保罗·塔西尼(Paolo Tassini)介绍称,这一过程“基本上是在真空中加热”。“通过这种方式,你可以完全去除氧气和水蒸气”,没有了额外的分子,真黑素就能更好地导电。

  塔西尼表示,这一过程使真黑素转变为“真正的导体”,其电导率提高了9个数量级以上。研究人员将他们获得的结果称为“高真空退火真黑素”(High Vacuum Annealed Eumelanin,简称HVAE)。

  然而,真黑素依然是一种色素。佩泽拉表示,金属具有完全不同的电导率范围,而HAVE的导电性要弱得多。不过,这是第一次使真黑素能够用于生物电子学领域。

  美国加州大学伯克利分校的材料科学家菲利普·梅瑟史密斯(Phillip Messersmith)说:“我认为这项工作非常重要。”他并未参与该研究。不过他也指出,研究人员仍然要面对许多未解决的问题和挑战。一个很大的问题是,当暴露于水中时,真黑素会失去导电性,此时HAVE的导电性也会大大减弱。这将给真黑素在人体内部的应用带来挑战,因为人体大部分由水组成。未来的研究或许能让真黑素变得更有适应性。“我不认为这是一个不可逾越的挑战,”梅瑟史密斯说道。

  佩泽拉表示,他们下一步的工作是创造一个“非常简单的架构”,由HAVE制成,“就像一张薄膜”。未来这张薄膜或许将涂覆在人体内使用的电子设备上,但这还有很长的路要走。

  当研究人员尝试在真空环境中加热真黑素时,他们不知道会发生什么。540摄氏度左右的高温并没有简单地烧毁这些色素,相反,这使真黑素的密度变得更高,就像一个铝箔球被挤压得越来越紧密。“我们对所发现的一切感到非常高兴,”塔西尼说道。

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