Гибридные транзисторы с белком шелка создают основу для интеграции биологии и микроэлектроники

Микропроцессор вашего телефона может содержать более 15 миллиардов крошечных транзисторов. Транзисторы сделаны из кремния, металлов, таких как золото и медь, и изоляторов, которые вместе принимают электрический ток и преобразуют его в 1 и 0 для передачи информации и ее хранения. Материалы транзисторов неорганические, в основном полученные из камня и металла. Но что, если бы вы могли сделать эти фундаментальные электронные компоненты частично биологическими, способными напрямую реагировать на окружающую среду и изменяться, как живая ткань? Именно это сделала команда Silklab Университета Тафтса, когда они создали транзисторы, заменив изолирующий материал биологическим шелком. О своих выводах они сообщили в Advanced Materials. Фиброин шелка — структурный белок шелковых волокон — можно точно наносить на поверхности и легко модифицировать другими химическими и биологическими молекулами для изменения его свойств. Функционализированный таким образом шелк может улавливать и обнаруживать широкий спектр компонентов тела или окружающей среды. В первой демонстрации прототипа устройства команда использовала гибридные транзисторы с фиброином шелка для создания высокочувствительного и сверхбыстрого датчика дыхания, обнаруживающего изменения влажности. Дальнейшие модификации шелкового слоя в транзисторах могут позволить устройствам обнаруживать некоторые сердечно-сосудистые и легочные заболевания, а также апноэ во сне или измерять уровни углекислого газа и других газов и молекул в дыхании, что может предоставить диагностическую информацию. При использовании с плазмой крови они потенциально могут предоставить информацию об уровнях оксигенации и глюкозы, циркулирующих антителах и многом другом. До разработки гибридных транзисторов лаборатория Silklab, возглавляемая Фиоренцо Оменетто, профессором инженерии Фрэнка К. Добла, уже использовала фиброин для изготовления биоактивных чернил для тканей, которые могут обнаруживать изменения в окружающей среде или на теле, распознавая татуировки. датчики, которые можно напечатать на любой поверхности для обнаружения патогенов, таких как вирус, вызывающий COVID-19. Как это работает Транзистор — это просто электрический переключатель, в который входит металлический электрический провод, а другой выходит. Между выводами находится полупроводниковый материал, названный так потому, что он не способен проводить электричество, если его не уговорить. Другой источник электрического ввода, называемый воротами, отделен от всего остального изолятором. Затвор действует как «ключ» для включения и выключения транзистора. Он переключается во включенное состояние, когда пороговое напряжение создает электрическое поле на изоляторе, запуская движение электронов в полупроводнике и запуская протекание тока через выводы. В биологическом гибридном транзисторе слой шелка используется в качестве изолятора, и когда он поглощает влагу, он действует как гель, перенося все ионы (электрически заряженные молекулы), содержащиеся внутри. Ворота переводят во включенное состояние путем перестановки ионов в шелковом геле. Изменяя ионный состав шелка, меняется работа транзистора, что позволяет запускать его при любом значении затвора от нуля до единицы. «Можно представить себе создание схем, которые используют информацию, которая не представлена ​​дискретными двоичными уровнями, используемыми в цифровых вычислениях, но могут обрабатывать переменную информацию, как в аналоговых вычислениях, с изменениями, вызванными изменением того, что находится внутри ...

Читать полный текст на android-robot.com

 

Опубликовано: 15:33, 17.10.2023

 

Новость из рубрики: Hi-Tech

 

Поделиться новостью:

 

Топ новости часа

• С 28 октября войти в «Госуслуги» с логином и паролем больше не получится...
• Starlink в Украине. Где купить и как пользоваться...
• Хозяин "Пятёрочки" рассказал, что россияне стали патриотами и разлюбили западные бренды...
• Гран-при Австралии-2023. Расписание трансляций...
• Де Хеа сделал 5-ю результативную ошибку со старта прошлого сезона – у него и Льориса их больше всего среди игроков АПЛ...
• Когда выйдут данные по инфляции в Великобритании и как они могут повлиять на GBP/USD?...