Tutkijat ovat havainneet, että elektrodien päällä oleva huokoinen hiilipinnoite nopeuttaa virtausnopeutta kolme kertaa.
”Materiaalin huokoinen rakenne mahdollistaa enemmänmäärä dopamiinimolekyylejä osallistua reaktioon, lisäksi hiilipinnoitettu elektrodi vangitsee hetkellisesti dopamiinin luonnollisista pinnan epätasaisuuksista, kertoo tutkimuksen johtaja Ashley Ross. "Nämä ominaisuudet lisäävät elektrodin herkkyyttä ja mahdollistavat suurta tarkkuutta vaativat kokeet."
Kahviporoista on aiemmin valmistettu huokoisia hiilikondensaattoreita. Tämä on kuitenkin ensimmäinen kokemus tämän materiaalin käytöstä neurokemiassa.
Perinteiset mikroelektrodit, joita käytetään mmneurotiede, ovat valmistettu hiilikuidusta - ohuista, kiinteistä hiilisäikeistä, jotka on sidottu yhteen. Tällaisten elektrodien valmistus on yleensä työläs ja kallis prosessi. Kahviporojen käyttö alentaisi merkittävästi tällaisten antureiden kustannuksia, Ross sanoo.
Tutkijat kuivasivat työssään kahviapaksuksi, minkä jälkeen se kuumennettiin putkiuunissa noin 700 °C:n lämpötilaan. Saatu materiaali laitettiin kaliumhydroksidiliuokseen hiilen aktivoimiseksi ja huokoisen rakenteen muodostamiseksi. Sitten tutkijat lämmittivät seosta uudelleen typpiatmosfäärissä epäpuhtauksien poistamiseksi. Huokoisista hiilipartikkeleista saatiin musta suspensio.
Viimeisessä vaiheessa tutkijat laimensivat tuloksensuspensio vedellä ja elektrodit kastettiin liuokseen. Tämän seurauksena sen pinnalle muodostui hiilikalvo, joka oli lähes 100 kertaa ohuempi kuin ihmisen hiukset.
Tutkijat vertailivat päällystetyn jaPäällystämättömät elektrodit pienten dopamiinimäärien havaitsemiseksi syklisellä voltammetrialla. Kokeen aikana elektrodin jännite muuttui nopeasti, mikä johti vaihtoehtoiseen dopamiinin hapettumiseen ja pelkistymiseen.
Kävi ilmi, että hiilipäällysteisiä antureita kolmessakertaa nopeuttavat reaktioiden nopeutta. Kehitetty menetelmä mahdollistaa välittäjäaineen vapautumisen korjaamisen yhtä nopeasti kuin se tapahtuu aivoissa.
"Uusi materiaali auttaa meitä ymmärtämään paremmin aivojen toimintaa ja havaitsemaan hermovälittäjäaineiden muutoksia", Ross sanoo.
Seuraavassa vaiheessa hänen tiiminsä suunnittelee luovansa elektrodin, joka koostuu kokonaan jätekahvijätteestä.
Lue lisää:
"James Webb" otti historian selkeimmän kuvan tähdestä
Vapaaehtoinen kuolema. Kerromme kuinka eutanasiamenettely toimii ympäri maailmaa
Tiedemiehet törmäävät 1500 vuotta vanhaan arkeologiseen poikkeamaan