深圳先进院开宣布可普适于神经界面、水氧化及抗生物污染的电极资
近年来，侵入式和植入式器材已广泛使用于人工耳蜗、人工视网膜、深脑影响器等神经假体，以便医治和确诊神经疾病。其间神经电极作为衔接内部安排与外部设备之间的桥梁，正朝着微型化和集成化的方向开展，这将为临床供给更高的电影响/记载功率。但是，电极尺度的大幅度缩小会形成极大的界面阻抗，严峻降低了其电荷存储和注入才能等功能，然后约束了其临床使用。根据上述考虑，研讨人员在前期工作中已研宣布铂、铱纳米润饰资料(Electrochim. Acta, 2017, 237, 152-159; Adv. Mater. Interfaces, 2019, 6, 1900356; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 14495-14506; IEEE Sens. J. 2021, 21. 22868-22877)，有用改进了神经电极的电学功能和影响功率。
在前期基础上，研讨人员进一步开宣布了具有极大外表积的3D铂纳米枝晶，一起使用极慢速扫描堆积的办法将低含量的氧化铱纳米颗粒(<3 wt% Ir)较好地附着于铂纳米枝晶结构上。研讨结果表明，在微电极外表(电极直径：200 mm)润饰铂纳米枝晶资料后，电化学阻抗比较未润饰电极降低了94%以上，阴极电荷存储才能增大了30倍。持续润饰低含量的氧化铱纳米颗粒，可使上述功能敏捷翻倍，这是因为该复合资料外表通过可逆法拉第进程注入电荷时，有相应的氧化复原反响产生，此刻电极/安排界面能够包容更多的电荷。该复合资料润饰的电极在通过1亿屡次的接连电脉冲影响后，氧化铱薄层依然结实附着在铂枝晶结构上，电功能无明显下降，稳定性优异。
此外，铂和铱具有优异的催化功能，常作为析氢反响(HER)和析氧反响(OER)的电催化剂。该团队在前期已通过电堆积手法制备了一种铂纳米资料，在HER中表现出巨大潜力(Chin. Chem. Lett. 2020, 31, 2478)。但是，水的电解功率往往受限于OER的高过电位。根据此，团队将润饰有上述低含量氧化铱的铂纳米枝晶电极用于OER，发现在0.5M H2SO4中仅需150 mV的低过电位，即可到达10 mA×cm-2的电流密度;氧化铱的参加使铂纳米枝晶的Tafel斜率降低了75%(~41 mV×dec-1)。在该电流密度下通过12h的恒电流测验后，电极外表的微观结构和催化功能未产生明显变化，表现出优异的催化稳定性。此外，考虑到微生物粘附引起的生物污染会约束植入器材的服务周期，团队进一步探究了该电极的抗微生物污染才能。研讨发现，经培育48h后，大肠杆菌在具有铂铱纳米复合枝晶结构的电极外表覆盖率远远低于平面铂电极，证明了其潜在的抗菌才能。
上述研讨成果有用处理了现有的技能短板，可操作性强，能批量生产，可普适于神经界面、水氧化、抗生物污染等方面，有望广泛使用于神经假体、高效影响/记载电极、生物传感等柔性生物电子，以及能量存储等实践使用领域。该研讨得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创委等项目的赞助。
氧化铱/铂纳米枝晶电极润饰流程示意图及其别离用于神经电极、水氧化和抗生物污染方面的功能表征
