Nanogeradores capazes de converter energia mecânica em eletricidade são normalmente feitos de óxidos de metal e perovskitas à base de chumbo. Mas esses materiais inorgânicos não são biocompatíveis, então a corrida para criar materiais piezoelétricos biocompatíveis naturais para coleta de energia, sensoriamento eletrônico, e estimular nervos e músculos.

Pesquisadores da University College Dublin e da University of Texas at Dallas decidiram explorar nanotubos baseados em peptídeos, porque seriam uma opção atraente para uso em dispositivos eletrônicos e para aplicações de captação de energia.

No Journal of Applied Physics , o grupo relata o uso de uma combinação de exposição ultravioleta e ozônio para gerar uma diferença de molhabilidade e um campo aplicado para criar polarização alinhada horizontalmente de nanotubos em substratos flexíveis com eletrodos interligados.

"As propriedades piezoelétricas dos materiais à base de peptídeos os tornam particularmente atraentes para a captação de energia, porque pressioná-los ou dobrá-los gera uma carga elétrica, "disse Sawsan Almohammed, autor principal e pesquisador de pós-doutorado na University College Dublin.

Também há um aumento da demanda por materiais orgânicos para substituir materiais inorgânicos, que tendem a ser tóxicos e difíceis de fazer.

"Os materiais à base de peptídeos são orgânicos, fácil de fazer, e têm forte estabilidade química e física, " ela disse.

Na abordagem do grupo, o alinhamento físico dos nanotubos é obtido pela padronização de uma diferença de molhabilidade na superfície de um substrato flexível. Isso cria uma força química que empurra a solução de nanotubo de peptídeo da região hidrofóbica, que repele a água, com um alto ângulo de contato com a região hidrofílica, que atrai água, com um ângulo de contato baixo.

Os pesquisadores não apenas melhoraram o alinhamento dos tubos, que é essencial para aplicações de captação de energia, mas também melhoraram a condutividade dos tubos ao fazer estruturas compostas com óxido de grafeno.

“É sabido que quando dois materiais com funções de trabalho diferentes entram em contato um com o outro, uma carga elétrica flui da função de trabalho baixa para a alta, "Almohammed disse." A principal novidade de nosso trabalho é que o controle do alinhamento horizontal dos nanotubos por campo elétrico e a automontagem assistida por molhabilidade melhorou a saída de corrente e tensão, e um aprimoramento adicional foi alcançado pela incorporação de óxido de grafeno. "

O trabalho do grupo possibilitará o uso de materiais orgânicos, especialmente aqueles baseados em peptídeos, mais amplamente dentro de dispositivos eletrônicos, sensores, e aplicações de captação de energia, porque duas limitações principais dos nanotubos de peptídeo - alinhamento e condutividade - foram aprimoradas.

"Também estamos explorando como os processos de transferência de carga de aplicações de flexão e campo elétrico podem aprimorar a detecção de moléculas baseada na espectroscopia Raman, "Almohammed disse." Esperamos que esses dois esforços possam ser combinados para criar um biossensor autoenergizado com uma ampla gama de aplicações, incluindo monitoramento biológico e ambiental, imagem de alto contraste, e diodos emissores de luz de alta eficiência. "