Superkapasitor Mikro Mengemas Voltase Setara Baterai AAA

Perkembangan ilmu pengetahuan semakin tak terbendung dengan para ilmuwan yang gemar menciptakan benda mikro berkemampuan tinggi. Dengan menggabungkan elektronik mini dengan beberapa fabrikasi yang terinspirasi origami, para ilmuwan di Jerman menghadirkan inovasi baru. Mereka telah mengembangkan apa yang mereka sebut sebagai mikrosuperkapasitor terkecil yang pernah ada.

Benda ini lebih kecil dari setitik debu, tetapi memiliki voltase yang setara dengan baterai AAA. Perangkat penyimpan energi yang inovatif ini tidak hanya aman untuk digunakan dalam tubuh manusia, tetapi juga menggunakan bahan-bahan utama dalam darah untuk meningkatkan kinerjanya.

Para ilmuwan di balik perangkat baru ini bekerja dalam bidang nano-supercapacitors (nBSC), yang merupakan kapasitor konvensional tetapi diperkecil hingga skala sub-milimeter. Mengembangkan perangkat jenis ini cukup rumit, tetapi para peneliti berusaha membuat perangkat yang dapat bekerja dengan aman di tubuh manusia. Perangkat ini dapat memberi daya pada sensor dan implan kecil, yang memerlukan penggantian bahan bermasalah dan elektrolit korosif dengan yang biokompatibel.

Perangkat ini dikenal sebagai biosuperkapasitor terkecil yang dikembangkan hingga saat ini. Ukurannya memang lebih besar dari 3 mm, tetapi para ilmuwan telah membuat lompatan besar bagaimana biosuperkapasitor dapat menjadi sangat kecil. 

Konstruksi dimulai dengan tumpukan lapisan polimer yang diapit bersama dengan bahan tahan cahaya dan peka cahaya. Lapisan ini bertindak sebagai pengumpul arus, membran pemisah, dan elektroda yang terbuat dari polimer biokompatibel konduktif listrik yang disebut PEDOT:PSS.

Oleh karena itu, biosuperkapasitor tubular ini 3.000 kali lebih kecil daripada yang dikembangkan sebelumnya, tetapi dengan tegangan yang kira-kira sama dengan baterai AAA. Perangkat kecil ini kemudian ditempatkan di plasma darah dan darah, di mana mereka menunjukkan kemampuan menyimpan energi. Biosupercapacitor terbukti sangat efektif dalam darah, di mana ia mempertahankan hingga 70 persen dari kapasitasnya setelah 16 jam operasi. 

Alasan lain mengapa darah dapat menjadi rumah yang cocok untuk biosuperkapasitor adalah karena perangkat tersebut bekerja dengan reaksi enzimatik redoks untuk meningkatkan reaksi penyimpanan muatannya sendiri. Ini mampu meningkatkan kinerjanya hingga 40 persen.

Tim juga menggunakan tiga perangkat bersama-sama untuk berhasil menyalakan sensor pH kecil, yang dapat ditempatkan di pembuluh darah. Fungsinya untuk mengukur pH dan mendeteksi kelainan yang bisa menjadi indikasi penyakit, seperti pertumbuhan tumor. "Sangat menggembirakan untuk melihat bagaimana mikroelektronika baru, sangat fleksibel, dan adaptif membuatnya menjadi dunia miniatur sistem biologis," kata pemimpin kelompok riset Prof. Dr. Oliver G. Schmidt. [yub/shf/timBX]