Nano‐ and Microscale Optical and Electrical Biointerfaces and Their Relevance to Energy Research
Source abstract
Abstract
Abstract Different research fields in energy sciences, such as photovoltaics for solar energy conversion, supercapacitors for energy storage, electrocatalysis for clean energy conversion technologies, and materials‐bacterial hybrid for CO2 fixation have been under intense investigations over the past decade. In recent years, new platforms for biointerface designs have emerged from the energy conversion and storage principles. This paper reviews recent advances in nano‐ and microscale materials/devices for optical and electrical biointerfaces. First, a connection is drawn between biointerfaces and energy science, and how these two distinct research fields can be connected is summarized. Then, a brief overview of current available tools for biointerface studies is presented. Third, three representative biointerfaces are reviewed, including neural, cardiac, and bacterial biointerfaces, to show how to apply these tools and principles to biointerface design and research. Finally, two possible future research directions for nano‐ and microscale biointerfaces are proposed.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Neuroscience and Neural Engineering · Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials · Photoreceptor and optogenetics research
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Chemistry The University of Chicago Chicago IL 60637 USA
Funding
National Science Foundation
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1039/978178262845310.1039/9781782628453 ↗
2. 10.1002/1521-4109(200108)13:12<983::AID-ELAN983>3.0.CO;2-#10.1002/1521-4109(200108)13:12<983::AID-ELAN983>3.0.CO;2-# ↗
3. 10.1021/cr068123a10.1021/cr068123a ↗
4. 10.1038/nrn219610.1038/nrn2196 ↗
5. 10.1021/acs.nanolett.5b0125410.1021/acs.nanolett.5b01254 ↗
6. 10.1126/science.aad331710.1126/science.aad3317 ↗
7. 10.1038/s41565-018-0251-710.1038/s41565-018-0251-7 ↗
8. 10.1038/s41565-018-0267-z10.1038/s41565-018-0267-z ↗
9. 10.1038/s41560-018-0232-y10.1038/s41560-018-0232-y ↗
10. 10.1016/j.chempr.2018.04.00410.1016/j.chempr.2018.04.004 ↗
11. 10.1021/acs.nanolett.9b0038810.1021/acs.nanolett.9b00388 ↗
12. 10.1002/adma.20100373410.1002/adma.201003734 ↗
13. 10.1002/adma.20130140010.1002/adma.201301400 ↗
14. 10.1002/adma.20150313210.1002/adma.201503132 ↗
15. 10.1002/adma.20170162710.1002/adma.201701627 ↗
16. 10.1039/C7SM00759K10.1039/C7SM00759K ↗
17. 10.1002/adma.20170482110.1002/adma.201704821 ↗
18. 10.1002/adma.20170638310.1002/adma.201706383 ↗
19. 10.1126/science.125375110.1126/science.1253751 ↗
20. 10.1126/science.aan540410.1126/science.aan5404 ↗
21. 10.1002/smll.20090170410.1002/smll.200901704 ↗
22. 10.1038/s41467-018-04257-x10.1038/s41467-018-04257-x ↗
23. 10.1126/science.126096010.1126/science.1260960 ↗
24. 10.1126/science.111649510.1126/science.1116495 ↗
25. 10.1126/science.123462110.1126/science.1234621 ↗
26. 10.1126/science.125727810.1126/science.1257278 ↗
27. 10.1016/j.cell.2007.08.00610.1016/j.cell.2007.08.006 ↗
28. 10.1002/mc.2184410.1002/mc.21844 ↗
29. 10.1038/nbt105510.1038/nbt1055 ↗
30. 10.1021/acs.chemrev.8b0079510.1021/acs.chemrev.8b00795 ↗
31. 10.1038/s41578-018-0062-310.1038/s41578-018-0062-3 ↗
32. 10.1038/s41565-017-0041-710.1038/s41565-017-0041-7 ↗
33. 10.1038/s41565-020-00805-z10.1038/s41565-020-00805-z ↗
34. 10.1126/sciadv.aav526510.1126/sciadv.aav5265 ↗
35. 10.1002/adma.20170729210.1002/adma.201707292 ↗
36. 10.1126/science.aaf209110.1126/science.aaf2091 ↗
37. 10.1038/s41929-020-0428-y10.1038/s41929-020-0428-y ↗
38. 10.1073/pnas.101169910710.1073/pnas.1011699107 ↗
39. 10.1038/ncomms375110.1038/ncomms3751 ↗
40. 10.1021/nl503668q10.1021/nl503668q ↗
41. 10.1038/nmat467310.1038/nmat4673 ↗
42. 10.1002/adfm.20190212810.1002/adfm.201902128 ↗
43. 10.1021/acsami.0c1158110.1021/acsami.0c11581 ↗
44. 10.1016/j.bios.2019.01.05110.1016/j.bios.2019.01.051 ↗
45. 10.1021/acs.analchem.9b0261010.1021/acs.analchem.9b02610 ↗
46. 10.1039/c4cc01972e10.1039/c4cc01972e ↗
47. 10.1007/s40820-019-0347-010.1007/s40820-019-0347-0 ↗
48. 10.1038/s41565-020-0701-x10.1038/s41565-020-0701-x ↗
49. 10.1021/ac500969910.1021/ac5009699 ↗
50. 10.3390/s704042010.3390/s7040420 ↗
51. 10.1039/C7CP05089E10.1039/C7CP05089E ↗
52. 10.1007/978-1-4757-3152-110.1007/978-1-4757-3152-1 ↗
53. 10.1039/C8CS00595H10.1039/C8CS00595H ↗
54. 10.1016/j.bpj.2017.11.01810.1016/j.bpj.2017.11.018 ↗
55. 10.1002/adfm.20190621010.1002/adfm.201906210 ↗
56. 10.1038/nn152510.1038/nn1525 ↗
57. 10.1038/nature0574410.1038/nature05744 ↗
58. 10.3389/fbioe.2020.0028410.3389/fbioe.2020.00284 ↗
59. 10.1126/science.aad192010.1126/science.aad1920 ↗
60. 10.1038/nphoton.2013.3210.1038/nphoton.2013.32 ↗
61. 10.1038/nature0618110.1038/nature06181 ↗
62. 10.1021/acs.chemrev.9b0023210.1021/acs.chemrev.9b00232 ↗
63. 10.1021/cr980011z10.1021/cr980011z ↗
64. 10.1021/cr00033a00310.1021/cr00033a003 ↗
65. 10.1038/353737a010.1038/353737a0 ↗
66. 10.1016/S1389-5567(03)00026-110.1016/S1389-5567(03)00026-1 ↗
67. 10.1126/science.120016510.1126/science.1200165 ↗
68. 10.1039/C9NR02896J10.1039/C9NR02896J ↗
69. 10.1126/science.aat977710.1126/science.aat9777 ↗
70. 10.1021/cr020719k10.1021/cr020719k ↗
71. 10.1021/acs.chemrev.0c0047210.1021/acs.chemrev.0c00472 ↗
72. 10.1002/ente.20200020610.1002/ente.202000206 ↗
73. 10.1166/jnn.2015.1072310.1166/jnn.2015.10723 ↗
74. Pierret R. F. · 1996
75. 10.1002/047006832910.1002/0470068329 ↗
76. 10.1021/acsnano.7b0261210.1021/acsnano.7b02612 ↗
77. 10.1073/pnas.191992111710.1073/pnas.1919921117 ↗
78. 10.1038/s41565-017-0041-710.1038/s41565-017-0041-7 ↗
79. 10.1038/ncomms116410.1038/ncomms1164 ↗
80. 10.1103/PhysRevApplied.11.04401210.1103/PhysRevApplied.11.044012 ↗
81. 10.1126/science.aad499810.1126/science.aad4998 ↗
82. 10.1021/acs.chemrev.5b0046210.1021/acs.chemrev.5b00462 ↗
83. 10.1103/PhysRev.74.23010.1103/PhysRev.74.230 ↗
84. 10.1126/science.119203310.1126/science.1192033 ↗
85. 10.1073/pnas.132338911110.1073/pnas.1323389111 ↗
86. 10.1038/s41598-017-03138-510.1038/s41598-017-03138-5 ↗
87. 10.1038/nnano.2010.1510.1038/nnano.2010.15 ↗
88. 10.1038/nmat340410.1038/nmat3404 ↗
89. 10.1038/s41565-019-0478-y10.1038/s41565-019-0478-y ↗
90. 10.1021/acs.nanolett.6b0029210.1021/acs.nanolett.6b00292 ↗
91. 10.1021/nl301623p10.1021/nl301623p ↗
92. 10.1038/nature1649210.1038/nature16492 ↗
93. 10.1038/ncomms625810.1038/ncomms6258 ↗
94. 10.1038/s41551-018-0230-110.1038/s41551-018-0230-1 ↗
95. 10.1126/science.aaz588710.1126/science.aaz5887 ↗
96. 10.1038/nnano.2010.12510.1038/nnano.2010.125 ↗
97. 10.1016/j.cell.2019.01.03810.1016/j.cell.2019.01.038 ↗
98. 10.1021/acsnano.7b0095410.1021/acsnano.7b00954 ↗
99. 10.1021/nl801891q10.1021/nl801891q ↗
100. 10.1038/s41565-019-0487-x10.1038/s41565-019-0487-x ↗