Японские ученые научились заряжать батарейки с помощью лазеров – направленный луч, попадая в пластину из нанотрубок, превращается в тепло, а тепло – в электрический ток. Пока это метод будет активно применяться в медицине – для подзарядки имплантантов, но в дальнейшем изобретение можно использовать в самых разных технических устройствах.

Люди, страдающие тяжелыми заболеваниями, не могут прожить без имплантантов, таких как водители сердечного ритма или нейростимуляторы. Эти устройства питаются от батарей, которые нужно периодически заменять, а для этого необходимо проводить хирургическую операцию. Японские ученые нашли альтернативу – созданное ими устройство перезаряжается с помощью лазерного луча.

Биоэлектронные устройства помогают людям жить более полноценно, а иногда вовсе помогают не умереть. К таким устройствам относятся кардиостимуляторы, устройства, гасящие хронические боли – нейростимуляторы, которые посылают по позвоночнику импульсы, блокирующие болевые сигналы, идущие в мозг. Применяются также устройства, которые могут впрыскивать в кровь обезболивающие вещества или инсулин для людей, страдающих диабетом.

Питание таким устройствам обеспечивают литиево-ионные батарейки, которых хватает примерно на 10 лет. Затем приходится проводить новую хирургическую операцию, чтобы заменить их, поэтому многие исследователи работают над созданием перезаряжаемой системы питания имплантатов. Одним из вариантов является система элементов, вырабатывающих электричество из глюкозы, однако ее недостатком является нестабильность тока. Разработаны также устройства, где электричество генерируется с помощью электромагнитного поля, но их работу может нарушить любое внешнее устройство, создающее свое поле.

Японские ученые разработали альтернативный подход – устройство, которое вырабатывает электричество при облучении лазером. В основе устройства лежат располагающиеся упорядоченным массивом в кремниевой матрице нанотрубки. Они поглощают световую энергию и преобразуют ее в тепло. Затем тепло преобразуется в электрический ток с помощью устройства, работающего на основе прямого термоэлектрического эффекта, явления прямого преобразования теплоты в электричество в твердых или жидких проводниках. В устройстве применяется спай двух полупроводников, один из которых представляет собой композитное покрытие из кремния и углеродных нанотрубок. Это покрытие хорошо поглощает световые волны широкого диапазона, поэтому устройство не превышает размерами нескольких сантиметров и может быть легко имплантировано под кожу. Облучение лазером позволяет вырабатывать достаточно электрического тока для перезарядки аккумуляторов водителя ритма или другого медицинского устройства.

Сейчас ученые занимаются совершенствованием устройства, стремясь повысить его эффективность и безопасность для применения в медицине.