Système électronique micro-intelligent ‘vert’ agit comme un organisme vivant autonome

Les chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst ont développé un nouveau microsystème électronique qui agit comme un organisme vivant autonome en répondant de manière intelligente aux entrées d’informations sans apport d’énergie externe. Le type de nouvelle électronique responsable du microsystème peut traiter des signaux électroniques ultrabas et incorporer un dispositif capable de générer de l’électricité “à partir de rien” à partir de l’environnement ambiant.

La recherche a été présentée dans Nature Communications le 7 juin.

Fils de nanowires de protéines

Jun Yao, qui a dirigé la recherche, est professeur adjoint en génie électrique et informatique (ECE) et professeur adjoint en génie biomédical. Il a été rejoint par Derek R. Lovely, professeur distingué en microbiologie.

Le microsystème se compose de deux composants clés fabriqués à partir de nanofils de protéines, qui sont un matériau électronique “vert” renouvelable. Il ne produit aucun “déchet électronique” et le système est un plan pour les futures électroniques vertes fabriquées à partir de biomatériaux durables.

Selon le Commandement de développement des capacités de combat de l’armée américaine, responsable du financement du projet, il s’agit d’un “microsystème autonome”.

Tianda Fu est un étudiant diplômé du groupe de Yao et auteur principal.

“C’est un début excitant pour explorer la faisabilité d’intégrer des caractéristiques ‘vivantes’ dans les électroniques. Je me réjouis de voir les versions ultérieures,” a déclaré Fu.

Recherches précédentes

L’équipe a déjà travaillé sur des recherches et des projets similaires, avec le plus récent impliquant la découverte que l’électricité peut être générée à partir de l’environnement ambiant avec un générateur d’air basé sur des nanofils de protéines, qui est un dispositif capable de produire continuellement de l’électricité dans presque tous les environnements.

Cette recherche a été publiée en 2020 dans Nature.

En 2020, l’équipe a découvert que les nanofils de protéines peuvent être utilisés pour construire des dispositifs électroniques appelés mémosteurs, qui peuvent imiter le calcul cérébral et fonctionner avec des signaux électriques ultrabas qui correspondent aux amplitudes de signaux biologiques.

“Maintenant, nous réunissons les deux,” a déclaré Yao. “Nous créons des microsystèmes dans lesquels l’électricité de l’Air-Gen est utilisée pour alimenter des capteurs et des circuits construits à partir de mémosteurs de nanofils de protéines. Maintenant, le microsystème électronique peut obtenir de l’énergie de l’environnement pour soutenir la détection et le calcul sans avoir besoin d’une source d’énergie externe (par exemple, une batterie). Il a une autosuffisance énergétique et une intelligence complètes, comme l’autonomie dans un organisme vivant.”

Le système est fabriqué à partir de nanofils de protéines récoltés à partir de bactéries, ce qui signifie qu’il est respectueux de l’environnement.

“Donc, du point de vue de la fonction et du matériau, nous créons un système électronique plus bio-semblable ou vivant-semblable,” a déclaré Yao.

Albena Ivanisevic est le responsable de programme de biotronique au Commandement de développement des capacités de combat de l’armée américaine.

“Le travail démontre qu’il est possible de fabriquer un microsystème intelligent autonome,” a déclaré Ivanisevic. “L’équipe de l’UMass a démontré l’utilisation de neurones artificiels dans le calcul. Il est particulièrement excitant que les mémosteurs de nanofils de protéines montrent une stabilité dans un environnement aqueux et soient susceptibles d’une fonctionnalisation supplémentaire. Une fonctionnalisation supplémentaire ne promet pas seulement d’augmenter leur stabilité, mais également d’étendre leur utilité pour les capteurs et les modalités de communication novatrices d’importance pour l’armée.”