يقوم العلماء بطباعة أقطاب كهربائية تعمل مباشرة على الجلد بالضوء

يمكن الآن لتدفق بسيط من الضوء المرئي إنشاء أقطاب كهربائية آمنة على الجلد يمكنها تحويل الإلكترونيات الطبية والقابلة للارتداء.

دراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة لينشوبينغ و جامعة لوند يظهر في السويد أنه يمكن استخدام الضوء المرئي لتشكيل أقطاب كهربائية مصنوعة من مواد بلاستيكية موصلة دون الاعتماد على المواد الكيميائية الخطرة. تسمح هذه الطريقة بإنتاج أقطاب كهربائية على العديد من الأسطح المختلفة، مما يفتح الباب أمام أنواع جديدة من الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار الطبية.

يقول زينوفون ستراكوساس، الأستاذ المساعد في مختبر الإلكترونيات العضوية، LOE، في جامعة لينكوبينج: “أعتقد أن هذا يعد إنجازًا كبيرًا. إنها طريقة أخرى لإنشاء إلكترونيات أبسط ولا تتطلب أي معدات باهظة الثمن”.

مواد بلاستيكية موصلة ذات خصائص فريدة

يدرس العلماء في LOE المواد البلاستيكية الموصلة، والتي تسمى أيضًا البوليمرات المترافقة، لتطوير تقنيات في مجالات مثل الرعاية الصحية والطاقة المتجددة. تجمع هذه المواد بين السلوك الكهربائي للمعادن و أشباه الموصلات مع مرونة ونعومة المواد البلاستيكية، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب التوصيل والقدرة على التكيف.

تتكون البوليمرات من سلاسل طويلة من الهيدروكربونات، وتعرف كل وحدة متكررة باسم المونومر. عندما ترتبط المونومرات معًا، فإنها تشكل بوليمرات من خلال عملية تسمى البلمرة. تقليديا، تعتمد البلمرة على مواد كيميائية قوية وأحيانا سامة. وهذا يحد من مدى سهولة توسيع نطاق العملية ويقيد استخدامها في المجالات الحساسة مثل الطب.

البلمرة مدعومة بالضوء المرئي

قام الباحثون في Campus Norrköping، الذين يعملون مع متعاونين في لوند ونيوجيرسي، بتطوير طريقة لحدوث البلمرة باستخدام الضوء المرئي فقط. ويكمن المفتاح في المونومرات القابلة للذوبان في الماء المصممة خصيصًا والتي أنشأها فريق البحث. وبسبب هذا التصميم، فإن العملية لا تتطلب مواد كيميائية سامة، أو ضوء الأشعة فوق البنفسجية الضارة، أو خطوات معالجة إضافية لإنتاج أقطاب كهربائية وظيفية.

يقول زينوفون ستراكوساس: “من الممكن إنشاء أقطاب كهربائية على أسطح مختلفة مثل الزجاج والمنسوجات وحتى الجلد. وهذا يفتح نطاقًا أوسع بكثير من التطبيقات”.

ومن الناحية العملية، يمكن تطبيق محلول سائل يحتوي على المونومرات على السطح. يتم بعد ذلك استخدام الليزر أو مصدر ضوء آخر لرسم أنماط قطبية مفصلة مباشرة على هذا السطح. يمكن غسل أي محلول لا يتبلمر، مع ترك الأقطاب الكهربائية النهائية فقط.

التطبيقات الطبية وتحسين تسجيل إشارات الدماغ

يقول توبياس أبراهامسون، الباحث في LOE والمؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة في المجلة العلمية Angewandte Chemie: “تأتي الخواص الكهربائية للمادة في المقدمة. وبما أن المادة يمكنها نقل كل من الإلكترونات والأيونات، فيمكنها التواصل مع الجسم بطريقة طبيعية، وتضمن كيمياءها اللطيفة أن الأنسجة تتحملها – وهو مزيج بالغ الأهمية للتطبيقات الطبية”.

ولاختبار هذا النهج، استخدم الباحثون الضوء لنمط الأقطاب الكهربائية مباشرة على جلد الفئران المخدرة. بالمقارنة مع أقطاب EEG المعدنية التقليدية، أظهرت الأقطاب الكهربائية الجديدة تسجيلات أكثر وضوحًا لنشاط الدماغ منخفض التردد.

الاستخدامات المستقبلية من أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء إلى الإنتاج الضخم

يقول توبياس أبراهامسون: “نظرًا لأن هذه الطريقة تعمل على العديد من الأسطح المختلفة، يمكنك أيضًا تخيل أجهزة استشعار مدمجة في الملابس. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام هذه الطريقة لتصنيع دوائر إلكترونية عضوية على نطاق واسع، دون استخدام مذيبات خطيرة”.

يعتقد الباحثون أن هذه التقنية المعتمدة على الضوء يمكن أن تمهد الطريق لإلكترونيات أكثر أمانًا ومرونة وأسهل في التصنيع وأكثر ملاءمة للاتصال الوثيق بجسم الإنسان.

مرجع: “البلمرة المائية المدفوعة بالضوء المرئي تمكن في الموقع من تكوين وصلات عضوية مختلطة متوافقة حيوياً وعالية الأداء للإلكترونيات الحيوية” بقلم توبياس أبراهام، فريديك إيك، ريمي كورنويجولس، دونجهاك بيون، ماريوس سافاكيس، سيليا بروشي، إيور ساهاليانوف، إيفا ميجلباور، كيارا موسومسي، ماري جي. دونهيو، إيوانيس بيتساجكوركيس، ماسيج جريزيل، مارتن هجيرز، جينيفر واي جيراسيموف، جليب باريشنيكوف، رينيه كرون، دانييل تي. سيمون، ماغنوس بيرغرين، إيلكه أوغوز، روجر أولسون وزينوبون ستراكوساس، 10 نوفمبر 2025، الكيمياء التطبيقية.
DOI: 10.1002/ange.202517897

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.