「グリーン」インテリジェント電子マイクロシステムは自律生命体のように動作

マサチューセッツ大学アマースト校の研究者らは、外部からエネルギーを入力せずに情報入力にインテリジェントに応答することで、自律した生命体のように機能する新しい電子マイクロシステムを開発した。 マイクロシステムを担う新しいタイプの電子機器は、超微弱な電子信号を処理し、周囲環境から「薄い空気から」電気を生成できるデバイスを組み込むことができます。 

研究はで発表されました ネイチャー·コミュニケーションズ 6月の7。 

タンパク質ナノワイヤー

研究を主導したジュン・ヤオ氏は、電気・コンピュータ工学（ECE）の助教授であり、生体医工学の非常勤教授でもある。 彼には、微生物学の特別教授であるデレク R. ラブリーが加わりました。 

このマイクロシステムは、再生可能に生産される「グリーン」電子材料であるタンパク質ナノワイヤーから作られた XNUMX つの重要なコンポーネントで構成されています。 このシステムは「電子廃棄物」を一切生成せず、このシステムは持続可能な生体材料から作られる将来のグリーンエレクトロニクスの青写真です。 

このプロジェクトへの資金提供を担当する米陸軍戦闘能力開発司令部陸軍研究所によると、同研究所は「自立型マイクロシステム」を製造しているという。

Tianda Fu は Yao のグループの大学院生であり、筆頭著者です。 

「これは、エレクトロニクスに「生きた」機能を組み込む実現可能性を探る刺激的なスタートです。 さらに進化したバージョンを楽しみにしています」とフー氏は語った。 

これまでの研究

同チームはすでに同様の研究やプロジェクトに取り組んでおり、最新のものでは、タンパク質ナノワイヤーをベースにした空気発生器を使って周囲環境から電力を生成できるという発見が含まれている。これは、ほぼすべての場所で継続的に電力を生成できる装置である。環境。 

この研究は2020年に出版されました。 自然.

2020年もチームは 発見 そのタンパク質ナノワイヤは、脳の計算を模倣し、生体信号の振幅に一致する超低電気信号で動作するメモリスタと呼ばれる電子デバイスを構築するために使用できる。 

「今度はこの XNUMX つをつなぎ合わせます」とヤオ氏は言いました。 「私たちは、Air-Gen からの電気を使用して、タンパク質ナノワイヤー メモリスタで構築されたセンサーと回路を駆動するマイクロシステムを作成しています。 電子マイクロシステムは、外部エネルギー源 (バッテリーなど) を必要とせずに、環境からエネルギーを取得してセンシングと計算をサポートできるようになりました。 それは、まさに生物の自律性と同じように、完全なエネルギーの自立性と知性を備えています。」 

このシステムは細菌から採取されたタンパク質ナノワイヤーから作られており、環境に優しいことを意味します。 

「したがって、機能と材料の両方から、私たちは電子システムをより生物に、あるいは生き物に似たものにしているのです」とヤオ氏は言います。 

アルベナ・イワニセビッチは、米陸軍戦闘能力開発司令部陸軍研究所のバイオトロニクスプログラムマネージャーです。 

「この研究は、自立型のインテリジェントなマイクロシステムを構築できることを示しています」とイワニセビッチ氏は語った。 「マサチューセッツ大学のチームは、計算における人工ニューロンの使用を実証しました。 タンパク質ナノワイヤメモリスタが水性環境において安定性を示し、さらなる機能化が可能であることは特に興味深い。 追加の機能化により、安定性が向上するだけでなく、陸軍にとって重要なセンサーや新しい通信手段の用途も拡大することが期待されます。」