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DNA:它会成为下一个热门光学材料吗?

背景

随着硅玻璃成为制造光纤的基础材料,硅成为无机光电设备领域的主要材料。不仅容易获得,而且从物质的角度来看,它的工作方式也很简单。但在有机光电子领域,科学家们需要找到一种具有同样优势的材料,最好能活在生命的世界里。

我们今天要介绍的材料是DNA。它可以用来制造像硅纤维一样在体内传输光的波导。未来,这些有机器件将比硅更容易制造、更灵活、更环保。

创新

最近,韩国首尔延世大学的研究人员想用鲑鱼的 DNA 制造有机膜。

该膜通常用于癌症治疗和健康监测,它不仅具有全硅基设备的功能,而且具有与活体组织更兼容的优势,可以制成更好的医疗电子设备和光子设备。< br/>
顾名思义,薄膜只是一层光学材料,厚度为纳米或微米,用于导光。如果膜是绝缘的,也就是像玻璃这样的绝缘体,我们不用担心它在使用的时候会导电。

技术

在光学设备中,材料的关键特性之一是折射率,它决定了光的传输方向。光纤需要具有相同折射率的纤芯和不同折射率的涂层。所以当光线照射到纤芯和包层界面时,它被迫返回纤芯而不是泄漏出去。光纤的制造商不仅需要两种不同折射率的材料,而且需要相差一个数量级,才能获得想要的效果。

在使用 DNA 制造可用于光学设备的薄膜的微调方法中,Oh 的团队可以实现比硅高四倍的折射率。与使用硅的 10 微米相比,由于纤芯和包层之间的折射率差异更大,它们可以制造更细的光纤,并且它们的直径低至 3 微米。对于从光纤发出的光,它带来了更小的散斑尺寸,因此它可以用于需要更仔细地瞄准光的应用。

价值

这种膜的潜在应用包括光动力疗法,通过这种疗法,癌症患者接受药物或其他与肿瘤中的癌细胞结合的物质,利用光激活药物并杀死癌细胞,而不会对健康组织造成伤害。
该膜还可用于光遗传学,可用于控制特定的脑细胞活动,或制造测量血压或氧气水平的传感器,并长时间佩戴而不会引起过敏,因为它们是有机的。

薄膜可用于温度传感器,通过薄膜的光变化与温度变化有关。 Oh 的实验室还在扩展控制 DNA 光学特性的其他选择。他希望开发一系列基本功能和工艺,使制造商能够制造各种光学设备,包括新一代可穿戴传感器。

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