Para peneliti mengembangkan sensor suhu transparan yang mampu mengukur perubahan suhu dengan tepat dan cepat yang berasal dari cahaya. Teknologi ini diharapkan dapat berkontribusi pada perkembangan berbagai perangkat Bio-Friendly yang bergantung pada perubahan suhu yang sensitif.
Efek dari Photothermal
Efek photothermal menggunakan nanomaterial plasmonic, yang baru-baru ini banyak dicadangkan dalam berbagai bidang aplikasi bio, seperti stimulasi saraf otak, pengiriman obat, pengobatan kanker, dan PCR ultra-high-speed karena sifat pemanasannya yang unik menggunakan cahaya. Namun, pengukuran perubahan suhu melalui fenomena photothermal masih bergantung pada metode pengukuran tidak langsung dan lambat menggunakan kamera imaging thermal, menyebabkan keterbatasan kemampuan yang tidak cocok untuk pengukuran suhu lokal pada tingkat sel tunggal yang berubah cepat pada tingkat beberapa milidetik hingga puluhan mikrometer.
Karena tidak adanya informasi yang tepat mengenai perubahan suhu, teknologi efek photothermal ini, menimbulkan kekhawatiran tentang pemahaman perubahan biologis dan aplikasi klinis yang stabil akibat perubahan suhu yang tepat, meskipun efek penyebarannya aplikasi.
Oleh karena itu, tim peneliti gabungan, yang meliputi Professor Kang Hong-gi dari Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer di DGIST dan Dr. Chung Seung-jun dari Pusat Penelitian Material Hibrida Lunak di KIST, mengembangkan teknologi sensor suhu yang dapat memperkirakan perubahan suhu yang cepat dalam kurang dari beberapa milidetik dengan menggunakan efek termoelektrik, di mana sinyal tegangan dihasilkan oleh transfer muatan cepat yang dipicu oleh perbedaan suhu.
Teknologi Sensor Suhu Transparan
Simulasi Cara Kerja Perangkat Ini
Tim memperkenalkan teknologi pengukuran fenomena fototermal dengan sedikit gangguan cahaya dengan menggunakan lapisan termoelektrik organik dari polimer konduktif transparan PEDOT:PSS yang sesuai untuk menyimpan muatan.
Sensor termoelektrik PEDOT:PSS dengan ketebalan 50 nanometer dapat memastikan transparansi tinggi sebesar 97% rata-rata dalam zona cahaya tampak dan dapat diterapkan langsung pada area fenomena photothermal tersebut, untuk meminimalisir gangguan cahaya pada berbagai aplikasi bio–engineering dan pada medis. Selain itu, karena bahannya menggunakan termoelektrik polimer yang dapat diproses dengan suhu rendah, bahan tersebut disiapkan dengan menggunakan proses cetakan tinta, yang lebih sederhana daripada proses semikonduktor umum, dengan tingkat kebebasan desain yang tinggi, memberikan keunggulan dalam proses cetak.
Teknologi sensor suhu termoelektrik transparan yang dikembangkan melalui studi ini dapat digunakan untuk memahami mekanisme antarmuka saraf optik untuk mengontrol aktivitas otak menggunakan cahaya, yang baru-baru ini dikenal luas melalui “optogenetics”. Ini merupakan teknologi penting karena dapat dimanfaatkan untuk menganalisis prinsip dalam mengobati sel kanker dengan panas setempat. Selain itu, diharapkan dapat diterapkan pada teknologi semikonduktor generasi berikutnya, seperti perangkat yang dapat dipakai, perangkat tampil transparan, dan analisis kerusakan setempat dari semikonduktor daya, berdasarkan prinsip operasi tanpa daya.
Profesor Electrical Engineering and Computer Science DGIST, Kang Hong-gi, mengatakan, “Ini signifikan karena kami mengusulkan teknologi yang secara langsung dan tepat mengukur efek photothermal, keuntungan utama dari itu adalah pembangkitan panas setempat yang cepat,” dan dia menambahkan, “Kami berharap ada kemungkinan analisis bio–engineering mendalam dan aplikasi bio–medis dengan mengkombinasikannya dengan berbagai chip bio-elektronik melalui proses mikro-semi konduktor di masa depan.”
Referensi
Phys, https://phys.org/news/2022-12-bio-friendly-transparent-temperature-sensor-technology.html Diakses pada 10 Februari, 2023.
Junhee Lee, Seongkwon Hwang, Nari Hong, Jeonghun Kwak, Jae Eun Jang, Seungjun Chung, Hongki Kang. High temporal resolution transparent thermoelectric temperature sensors for photothermal effect sensing. Materials Horizons, 2023; DOI: 10.1039/D2MH00813K Diakses pada 10 Februari, 2023.