(Nanowerk-Neuigkeiten) Ein Forschungsteam der University of St Andrews und der Universität zu Köln hat eine neue drahtlose Lichtquelle entwickelt, die es eines Tages ermöglichen könnte, den menschlichen Körper von innen zu „beleuchten“. Solche Lichtquellen könnten neuartige, minimalinvasive Methoden zur Behandlung und zum besseren Verständnis von Krankheiten ermöglichen, die heute die Implantation sperriger Geräte erfordern. Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaft Fortschritte („Drahtlose magnetoelektrisch betriebene organische Leuchtdioden“). Kabellos betriebene Glühbirne, die ein transparentes Gehirnphantom beleuchtet. (Bild: Julian Butscher) Der neue Ansatz der Wissenschaftler aus Deutschland und Schottland basiert auf der Integration von organische Leuchtdioden (OLEDs) auf „akustischen Antennen“. Akustische Antennen werden derzeit für verschiedene Anwendungen erforscht, beispielsweise für die Erkennung schwacher Magnetfelder. Ein großer Vorteil gegenüber elektrischen Antennen ist, dass akustische Antennen viel kleiner konstruiert werden können. OLEDs kommen häufig in modernen Smartphones und High-End-Fernsehern vor und bestehen aus dünnen Schichten organischer Materialien, die auf nahezu jede Oberfläche aufgetragen werden können. In ihrer Arbeit machen sich die Forscher diese Eigenschaft zunutze, um OLEDs direkt auf der akustischen Antenne abzuscheiden und so die einzigartigen Eigenschaften beider Plattformen in einem einzigen äußerst kompakten Gerät zu vereinen. Auf diese Weise dienen die akustischen Antennen als Substrat und Stromquelle für die individuell entwickelte OLED. Sie wandeln Energie aus einem Magnetfeld in eine mechanische Schwingung und anschließend in einen elektrischen Strom um, und zwar mithilfe eines Effekts, der als zusammengesetzter magnetoelektrischer Effekt bekannt ist. Die neuen Geräte arbeiten im Sub-Megahertz-Frequenzbereich, einem Frequenzbereich, der beispielsweise für die U-Boot-Kommunikation genutzt wird, da elektromagnetische Felder dieser Frequenz vom Wasser nur schwach absorbiert werden. Anders als in U-Booten ist für den Einsatz in der Biomedizin jedoch ein kleines Gerät erforderlich, um negative Auswirkungen auf das Gewebe zu vermeiden. In den letzten Jahren haben sich optische Stimulationstechniken als vielversprechende Alternative zur elektrischen Stimulation herausgestellt, da sie zellselektiver sein und sogar die Stimulation einzelner Zellen ermöglichen können. Solche Techniken haben in frühen klinischen Studien bereits vielversprechende Ergebnisse gezeigt, beispielsweise zur Behandlung einer ansonsten unbehandelbaren Augenerkrankung. „Unsere neuartige drahtlose Lichtquelle vereint minimale Gerätegröße, niedrige Betriebsfrequenz und optische Stimulation“, sagte Humboldt-Professor Dr. Malte Gather, Leiter des Humboldt-Zentrums für Nano- und Biophotonik am Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik und Mathematik der Universität zu Köln Naturwissenschaften. „Viele neue Anwendungen erfordern die unabhängige Stimulation mehrerer Stellen, weshalb moderne Hirnstimulatoren häufig eine große Anzahl von Elektroden enthalten. Im Fall unserer drahtlosen Lichtquellen können die Geräte unabhängig voneinander gesteuert und betrieben werden, ohne dass zusätzliche und möglicherweise sperrige Elektronik erforderlich ist.“ Dies ist möglich, weil die Betriebsfrequenzen verschiedener akustischer Antennen auf unterschiedliche Werte abgestimmt werden können. Dies könnte in Zukunft die individuelle Steuerung mehrerer Stimulatoren in verschiedenen Körperregionen ermöglichen, beispielsweise zur Behandlung von Tremor im Spätstadium der Parkinson-Krankheit. Als nächsten Schritt wollen die Forscher die Größe ihrer drahtlosen OLEDs weiter reduzieren und ihre Technologie im Tiermodell testen.

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• Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64819.php