Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanodraht macht Rattenherz zum Generator

08.06.2010
Piezoelektrische Stromerzeugung für Implantate interessant

Forscher am Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben Ratten piezoelektrische Nanodrähte implantiert. Bei diesem Experiment ist es gelungen, mithilfe der Atembewegung oder des Herzschlags eines Nagetiers Strom zu erzeugen. Dabei sind es die winzigen Verformungen des Drahts durch die körperinterne Bewegung, die ihn zum Nanogenerator machen.

Dass diese Form der Stromerzeugung tatsächlich in einem Lebewesen funktioniert, könnte medizinische Anwendungen ermöglichen, berichtet Technology Review. Denn das Ziel der Wissenschaftler ist letztendlich, allein mit solchen Nanogeneratoren die Stromversorgung beispielsweise von implantierten Blutdruck- oder Blutzuckermessgeräten zu sichern.

Winzige Ströme

Das Team von Zhong Lin Wang, Professor für Materialwissenschaften am Georgia Tech, hatte 2008 Nanogeneratoren aus Zinkoxid-Drähten entwickelt (pressetext berichtete: http://www.pressetext.com/news/081110032/). Solche Nanodrähte wurden nun in Ratten verpflanzt, um die piezoelektrische Stromerzeugung im lebenden Körper in der Praxis zu testen. Ein Nanodraht am Zwerchfell hat dabei durch die Atembewegung einen Strom von vier Pikoampere bei zwei Millivolt Spannung erzeugt.

Mit einem Draht am attenherz wurden 30 Pikoampere bei drei Millivolt erreicht, was für die praktische Anwendung freilich noch zu wenig ist. Denn Nanosensoren zur Blutdrucküberwachung oder der Suche nach Krebs-Biomarkern würden etwa ein Mikrowatt Leistung benötigen. Das ist gut zehn Mio. mal mehr, als der einzelne Draht geliefert hat. Allerdings haben die Forscher bereits einen Generator entwickelt, der mit hunderten Drähten immerhin 0,12 Mikrowatt liefert.

Gängiger Ansatz

"Unser langfristiges Ziel ist es, Nanogeräte für den medizinischen Bereich zu entwickeln, die sich selbst mit Strom versorgen", betont Wang. Dabei auf Piezoelektrik, die Stromerzeugung durch mechanische Verformung, zu setzen, ist ein gängiger Ansatz. Dieser wird auch von anderen Forscherteams verfolgt, wobei teils Materialien zum Einsatz kommen, die leistungsfähiger als Zinkoxid erscheinen. So haben Wissenschaftler an der Princeton University Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) mit einer körperverträglichen Gummimischung verbunden (pressetext berichtete: http://www.pressetext.com/news/100128027/).

Dem Princeton-Teamleiter Michael McAlpine zufolge ist PZT zehn mal effektiver darin, mechanische Verformungen in Strom umzuwandeln als Zinkoxid. Allerdings hat PZT den Nachteil, dass es aufgrund des Bleigehalts sicher in bioverträgliche Materialien eingebettet werde muss, wenn es für Implantate genutzt werden soll. Jedenfalls ist McAlpine vom Forschungserfolg des Wang-Teams beeindruckt. Allerdings betont der Princeton-Professor, dass beide Teams für die praktische Anwendung noch deutliche Fortschritte bei der erzeugten Leistung impantierbarer Generatoren machen müssen.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.gatech.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Mikroplastik in Meeren: Hochschule Niederrhein forscht an biologisch abbaubarer Sport-Kleidung
18.09.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie
13.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie