‘Intelligent’ Microsistema Electrónico Verde Actúa Como un Organismo Vivo Autónomo

Los investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst han desarrollado un nuevo microsistema electrónico que actúa como un organismo vivo autónomo al responder inteligentemente a las entradas de información sin necesidad de energía externa. El nuevo tipo de electrónica responsable del microsistema puede procesar señales electrónicas ultrabajas y incorporar un dispositivo capaz de generar electricidad “del aire” del entorno ambiental.

La investigación se presentó en Nature Communications el 7 de junio.

Nanohilos de Proteína

Jun Yao, quien lideró la investigación, es profesor asistente de ingeniería eléctrica y computacional (ECE) y profesor adjunto de ingeniería biomédica. Estuvo acompañado por Derek R. Lovely, profesor distinguido de microbiología.

El microsistema consiste en dos componentes clave hechos de nanohilos de proteína, que son un material electrónico “verde” producido de manera renovable. No produce “residuos electrónicos” y el sistema es un modelo para la electrónica verde futura hecha de materiales biomásicos sostenibles.

Según el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos, responsable de financiar el proyecto, está produciendo un “microsistema autosostenible”.

Tianda Fu es un estudiante de posgrado en el grupo de Yao y autor principal.

“Es un comienzo emocionante para explorar la factibilidad de incorporar características ‘vivas’ en la electrónica. Estoy ansioso por ver versiones más evolucionadas”, dijo Fu.

Investigación Previa

El equipo ya ha estado trabajando en investigaciones y proyectos similares, con el más reciente involucrando el descubrimiento de que la electricidad se puede generar del entorno ambiental con un Generador de Aire basado en nanohilos de proteína, que es un dispositivo que puede producir electricidad de manera continua en casi todos los entornos.

Esa investigación se publicó en 2020 en Nature.

También en 2020, el equipo encontró que los nanohilos de proteína se pueden utilizar para construir dispositivos electrónicos llamados memristores, que pueden imitar la computación cerebral y funcionar con señales electrónicas ultrabajas que coinciden con las amplitudes de señales biológicas.

“Ahora unimos las dos cosas”, dijo Yao. “Creamos microsistemas en los que la electricidad del Air-Gen se utiliza para impulsar sensores y circuitos construidos a partir de memristores de nanohilos de proteína. Ahora el microsistema electrónico puede obtener energía del entorno para respaldar el sentido y la computación sin la necesidad de una fuente de energía externa (por ejemplo, batería). Tiene una autosuficiencia energética y de inteligencia completa, al igual que la autonomía en un organismo vivo”.

El sistema está hecho de nanohilos de proteína cosechados de bacterias, lo que significa que es amigable con el medio ambiente.

“Así, desde la función y el material, estamos haciendo un sistema electrónico más bio-similar o vivo-similar”, dice Yao.

Albena Ivanisevic es el gerente del programa de biotrónicas en el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos.

“El trabajo demuestra que se puede fabricar un microsistema inteligente autosostenible”, dijo Ivanisevic. “El equipo de UMass ha demostrado el uso de neuronas artificiales en la computación. Es particularmente emocionante que los memristores de nanohilos de proteína muestren estabilidad en un entorno acuoso y sean susceptibles de mayor funcionalización. La funcionalización adicional no solo promete aumentar su estabilidad, sino también expandir su utilidad para sensores y modalidades de comunicación novedosas de importancia para el Ejército”.