Глицин превратили в материал для микроэлектроники
Что мы знаем о глицине? Во-первых, это такая бесполезная биодобавка. Во-вторых, простейшая аминокислота, которая есть в нашем организме. В-третьих, «кирпичик жизни», обнаруженный на метеоритах — что намекает на ее космическое происхождение.
А еще он может быть материалом для электронных компонентов. Эту неожиданную сторону такого привычного глицина исследовали в Гонконгском университете науки и технологий. Результатами своих изысканий ученые поделились на страницах Reports on Progress in Physics.
Оказывается, в β-форме глицин проявляет свойства пьезоэлектрика — то есть может преобразовывать механическое давление в электричество и обратно. Но вот загвоздка: эта форма его стабильна только при определенных размерах кристалла. Если выйти за пределы этого диапазона, глицин переходит в заурядную α-фазу.
Ученые решили уточнить этот диапазон, чтобы в конечном итоге сделать возможными чипы на глициновых кристаллах. Методом электроаэродинамического распыления они превратили жидкий раствор в мельчайшие капли и получили нанокристаллы глицина без каких-либо физических форм или шаблонов для изучения в чистейшем виде.
Золотой серединой пьезоэлектрического глицина оказались размеры от 5 до 120 нм. Если кристаллы слишком малы, они остаются нестабильными кластерами. Если их радиус превышает предельный, они необратимо переходят в не имеющую ценности для электроники α-фазу.
«Нас очень обрадовало, что для этого материала удалось построить столь четкую карту стабильности. Это дает нам точные рекомендации: насколько маленькими должны быть кристаллы, чтобы глицин сохранил свои электрогенерирующие свойства», — довольны авторы.
Для подтверждения результатов электрический отклик отдельных нанокристаллов измерили с использованием микроскопии высокого разрешения. В диапазоне от 5 до 120 нм кристаллы давали сильный и устойчивый пьезоэлектрический сигнал. А поскольку получены они с помощью электрического поля, их внутренние диполи также выстроились автоматически. Это значит, что такие материалы можно сразу использовать в датчиках или зарядных устройствах без дополнительной обработки.
Биологические молекулы найдут применение в электронике, безопасной для человеческого организма. Сейчас исследователи изучают возможности интеграции нанокристаллов глицина в гибкие пленки для реальных медицинских сенсоров.
