這個最初的挑戰是由KamyaLapsley發起的,他當時是羅斯實驗室的暑期學生,現在是肯特州立大學的本科生。她和實驗室的其他成員將用過的咖啡渣幹燥,並在溫度約為1300華氏度的管式爐中加熱。接下來,他們將這種材料添加到氫氧化鉀溶液中,以活化碳並在其結構中開孔。研究人員然後在氮氣下重新加熱混合物,以去除任何不想要的副產品。剩下的是充滿多孔碳顆粒的黑色泥漿。最後,研究人員用水稀釋漿料,然後將碳纖維電極浸入其中,在其上塗覆壹層比人類頭發直徑還要細100倍的多孔碳。
研究人員通過使用快速掃描循環伏安法(FSCV),比較了塗層電極和未塗層電極在感應少量神經遞質多巴胺方面的性能。FSCV使他們能夠向電極施加快速變化的電壓,交替氧化和還原多巴胺。這項技術可以快速檢測大腦中發生的亞秒級神經遞質的釋放。研究人員發現,在多巴胺存在的情況下,塗有多孔碳的電極的氧化電流水平比裸碳纖維高3倍以上,這表明塗有多孔碳的電極具有更敏感的表面來檢測多巴胺。羅斯說,多孔結構不僅由於塗層的表面積大,可以讓更多的多巴胺分子參與反應,還可以將多巴胺分子暫時截留在電極的裂縫之間。這些功能提高了靈敏度,使研究人員能夠更快地進行測量。該團隊目前正在探索這些多孔塗層如何影響這項技術的時間分辨率。
接下來,研究小組將使用咖啡渣中的多孔碳從零開始制造碳纖維電極,這將使整個電極具有均勻的孔隙率,而不僅僅是在電極表面。羅斯預測,這將進壹步提高電極的神經化學物質的檢測能力,因為電極的更多總表面積將用於吸附多巴胺分子。同時,羅斯還計劃在活體老鼠的大腦中測試現有的塗層電極。