黑色素在电导中的半导体特性和离子传输的作用

黑色素是存在于生物圈中的色素大分子，1970年代被发现能导电并显示双稳态开关特性。从那时起，人们普遍认为黑色素是天然存在的非晶有机半导体。我们报告了在不同环境湿度下对黑色素进行的电导率、μ子自旋弛豫和电子顺磁共振测量。我们的研究表明，黑色素的水合状态会改变其比例平衡，从而使电子和质子掺杂到系统中。这个平衡定义了大分子中羟基醌、半醌和氧醌物种的相对比例。因此，这一机制解释了为什么在中性pH下，黑色素仅在“潮湿”时导电，并且表明两个载流子在电导性中均起作用。了解黑色素是电子-离子混合导体，而非非晶有机半导体，为生物电子应用（如离子到电子的转导）打开了令人兴奋的可能性，因为其生物相容性。