Os cientistas desenvolveram um sistema amigável, sensor orgânico ultraflexível alimentado por luz solar, que atua como um monitor cardíaco com alimentação própria. Anteriormente, eles desenvolveram uma célula fotovoltaica flexível que poderia ser incorporada aos têxteis. Neste estudo, eles integraram diretamente um dispositivo sensorial, chamado de transistor eletroquímico orgânico - um tipo de dispositivo eletrônico que pode ser usado para medir uma variedade de funções biológicas - em uma célula solar orgânica flexível. Usando isso, eles foram então capazes de medir os batimentos cardíacos de ratos e humanos sob condições de luz forte.

Dispositivos com alimentação própria que podem ser instalados diretamente na pele ou tecido humano têm grande potencial para aplicações médicas. Eles poderiam ser usados ​​como sensores fisiológicos para o monitoramento em tempo real das funções do coração ou do cérebro no corpo humano. Contudo, a realização prática tem sido impraticável devido ao volume das baterias e fonte de alimentação insuficiente, ou devido à interferência de ruído do fornecimento elétrico, impedindo a conformabilidade e operação de longo prazo.

O principal requisito para tais dispositivos é um fornecimento de energia estável e adequado. Um avanço importante neste estudo, publicado em Natureza , é o uso de uma superfície de nano-grade nos absorvedores de luz da célula solar, permitindo alta eficiência de conversão de foto (PCE) e independência do ângulo de luz. Graças a isto, os pesquisadores conseguiram atingir um PCE de 10,5 por cento e uma alta proporção de potência por peso de 11,46 watts por grama, aproximando-se do "número mágico" de 15 por cento que tornará a energia fotovoltaica orgânica competitiva com suas contrapartes baseadas em silício. Eles demonstraram uma diminuição do PCE de apenas 25 por cento (de 9,82% para 7,33%) no teste de compressão repetitiva (900 ciclos) e um ganho de PCE superior de 45 por cento em comparação com dispositivos sem grade sob um ângulo de luz de 60 graus.

Para demonstrar uma aplicação prática, dispositivos sensoriais chamados transistores eletroquímicos orgânicos foram integrados com células solares orgânicas em um substrato ultrafino (1? m), para permitir a detecção auto-alimentada de batimentos cardíacos na pele ou para registrar sinais eletrocardiográficos (ECG) diretamente no coração de um rato. Eles descobriram que o dispositivo funcionava bem em um nível de iluminação de 10, 000 lux, que é equivalente à luz vista quando alguém está na sombra em um dia claro de sol, e experimentou menos ruído do que dispositivos semelhantes conectados a uma bateria, presumivelmente por causa da falta de fios elétricos.

De acordo com Kenjiro Fukuda, do RIKEN Center for Emergent Matter Science, "Este é um bom passo em frente na busca de fazer dispositivos de monitoramento médico com alimentação própria que possam ser colocados em tecido humano. Existem algumas tarefas importantes restantes, como o desenvolvimento de dispositivos flexíveis de armazenamento de energia, e continuaremos a colaborar com outros grupos para produzir dispositivos práticos. Mais importante, para os experimentos atuais, trabalhamos na parte analógica do nosso dispositivo, que alimenta o dispositivo e conduz a medição. Há também uma porção digital à base de silício, para a transmissão de dados, e mais trabalho nessa área também ajudará a tornar esses dispositivos práticos. ”A pesquisa foi realizada por RIKEN em colaboração com pesquisadores da Universidade de Tóquio.