Badania w dziedzinie nauk przyrodniczych często prowadzą do przełomów, które mają wpływ na wiele aspektów codziennego życia. Ostatnie osiągnięcie australijskich naukowców z dziedziny nanotechnologii stanowi przykład takiego przełomu. Stworzono czujnik molekularny.

Kierowany przez dr. Nadeema Darwisha z Curtin University zespół skupiający ekspertów z różnych uczelni, w tym profesora Geoffreya Reimersa z Politechniki w Sydney, profesora nadzwyczajnego Daniela Kosova z Uniwersytetu Jamesa Cooka i dr. Thomasa Fallona z Uniwersytetu w Newcastle, prezentuje molekularną wersję dobrze znanego w branży piezorezystora.

Piezorezystory, znane szerzej jako czujniki zmiany oporności w odpowiedzi na naprężenia mechaniczne, są powszechnie stosowane w elektronice, samochodach, smartfonach, medycynie i w wielu innych dziedzinach. Działają na zasadzie detekcji nacisku lub deformacji, zmieniając swoją oporność i dostarczając sygnał, który może być następnie interpretowany przez odpowiednie urządzenie.

Mimo że tradycyjne piezorezystory mają szerokie zastosowanie, naukowcy poszukiwali sposobów na ich miniaturyzację i zwiększenie czułości. Właśnie w tym kontekście molekularny piezorezystor uchodzi za kluczowy krok naprzód. Osiągnięcie to pozwoliło na stworzenie czujnika o wielkości około 500 000 razy mniejszej niż szerokość ludzkiego włosa. Takie skomplikowanie technologiczne może otworzyć drzwi do nowych możliwości w dziedzinie nanotechnologii.

Podstawowym elementem tego czujnika jest cząsteczka Bulwaliny. Kiedy jest ona mechanicznie rozciągana, ulega reakcji, prowadzącej do powstania nowej cząsteczki o innym kształcie. Zmiana kształtu wpływa bezpośrednio na przewodnictwo elektryczne, co jest kluczem do detekcji. To podejście, wykorzystujące izomery – różne formy chemiczne tej samej cząsteczki – po raz pierwszy zostało zastosowane w konstrukcji piezorezystorów. Symulacje przeprowadzone przez zespół pozwoliły na głębokie zrozumienie interakcji molekularnych oraz ich wpływu na przewodnictwo elektryczne.

Możliwość elektrycznego wykrywania zmian w kształcie reagującej cząsteczki z szybkością rzędu 1 milisekundy stanowi innowacyjne osiągnięcie. Profesor Reimers podkreślił, że nowa koncepcja wykrywania chemicznego, polegająca na określaniu kształtu cząsteczek na podstawie ich przewodnictwa elektrycznego, ma ogromne znaczenie dla przyszłości molekularnej elektroniki.

W konsekwencji, przełomowe badania w dziedzinie molekularnych piezorezystorów otwierają wiele drzwi. Obejmują one nowe możliwości w wykrywaniu chemicznym i biologicznym, przynosząc potencjalne korzyści w dziedzinie medycyny poprzez precyzyjniejsze wykrywanie chorób. W świetle tych badań, przyszłość czujników chemicznych, biosensorów oraz interfejsów człowiek-maszyna wydaje się być bardziej zaawansowana niż kiedykolwiek wcześniej.