生物友好型透明温度传感器技术可精确测量光引起的温度变化

研究人员开发出一种透明温度传感器，能够精确快速地测量由光引起的温度变化。该技术有望促进依赖敏感温度变化的各种应用生物设备的进步。

由于其独特的利用光的加热特性，最近在脑神经刺激、药物递送、癌症治疗和超高速PCR等各种生物应用领域中广泛提出了使用等离子体纳米材料的光热效应。然而，光热现象测量温度变化仍然依赖于使用热像仪的间接且缓慢的测量方法，导致其不适合单细胞水平的局部温度测量，单细胞水平的温度变化很快。几毫秒到几十微米。

由于缺乏关于温度变化的精确信息，光热效应技术尽管具有广泛的应用效应，但也引发了人们对精确温度变化带来的生物学变化的理解和稳定的临床应用的担忧。

因此，包括DGIST电气工程与计算机科学系KangHong-gi教授和KIST软混合材料研究中心ChungSeung-jun博士在内的联合研究团队开发了一种温度传感器技术，可以测量通过使用热电效应，甚至在不到几毫秒的时间内快速温度变化，其中电压信号是由温度差异触发的快速电荷转移产生的。

特别是，该团队利用透明PEDOT:PSS(一种适合存储电荷的导电聚合物)的有机热电层，建立了一种减少光干扰的直接光热现象测量技术。

50纳米薄的PEDOT:PSS热电传感器在可见光区确保了平均97%的高透明度，可直接应用于光热现象领域，最大限度地减少光干扰，适用于各种光热生物工程和医学应用。此外，由于所使用的高分子热电材料可以采用低温溶液工艺，因此采用喷墨印刷工艺制备，比一般的半导体工艺制造更简单，设计自由度高，从而赋予其在印刷过程中的优势。

通过这项研究开发的透明热电温度传感器技术可用于了解光神经接口利用光控制大脑活动的机制，最近通过光遗传学广泛了解这一点。它是一项关键技术，可用于分析局部高温治疗癌细胞的原理。此外，它有望应用于下一代半导体技术，如可穿戴设备、透明显示设备，以及基于无功率运行原理的功率半导体局部劣化分析等。

DGIST电气工程与计算机科学系KangHong-gi教授说：“我们提出了一种直接和精确测量光热效应的技术，其最大优点是局部热量的快速产生，这一点意义重大，”并补充说，“我们期待未来通过微半导体工艺将其与各种生物电子芯片相结合，进行深入的生物工程分析和生物医学应用的可能性。”