Microsistemul Electronic Inteligent ‘Verde’ Acționează Ca Un Organism Viu Autonom

Cercetătorii de la Universitatea din Massachusetts Amherst au dezvoltat un nou microsistem electronic care acționează ca un organism viu autonom, răspunzând inteligent la intrările de informații fără a necesita energie externă. Noul tip de electronică responsabilă pentru microsistem poate procesa semnale electronice ultralow și incorporează un dispozitiv capabil să genereze electricitate “din aer” din mediul ambiental.

Cercetarea a fost prezentată în Nature Communications pe 7 iunie.

Fir Nanoproteice

Jun Yao, care a condus cercetarea, este profesor asistent în inginerie electrică și informatică și profesor adjunct în inginerie biomedicală.

Microsistemul constă din două componente cheie realizate din fire nanoproteice, care sunt un material electronic “verde” produs în mod regenerabil. Acesta nu produce “deșeuri electronice” și sistemul este o schiță pentru electronica “verde” viitoare, fabricată din materiale biomateriale durabile.

Conform Comandamentului de Cercetare și Dezvoltare a Armatei Statelor Unite, responsabil pentru finanțarea proiectului, acesta produce un “microsistem autosusținut”.

Tianda Fu este student doctorand în grupul lui Yao și autor principal.

“Este un început excitant pentru a explora fezabilitatea integrării caracteristicilor ‘viului’ în electronica.”, a spus Fu. “Sunt entuziasmat de versiunile viitoare evoluate.”

Cercetări Anterioare

Echipa a lucrat deja la cercetări și proiecte similare, cel mai recent implicând descoperirea că electricitatea poate fi generată din mediul ambiental cu un generator de aer pe bază de fire nanoproteice, care este un dispozitiv capabil să producă electricitate continuă în aproape toate mediile.

Cercetarea a fost publicată în 2020 în Nature.

De asemenea, în 2020, echipa a descoperit că firele nanoproteice pot fi utilizate pentru a construi dispozitive electronice numite memristoare, care pot imita calculul creierului și pot funcționa cu semnale electrice ultralow care se potrivesc cu amplitudinile semnalelor biologice.

“Acum le combinăm pe ambele”, a spus Yao. “Construim microsisteme în care electricitatea de la Air-Gen este utilizată pentru a alimenta senzori și circuite construite din memristoare pe bază de fire nanoproteice. Acum microsistemul electronic poate obține energie din mediu pentru a susține detectarea și calculul fără a necesita o sursă de energie externă (de exemplu, baterie). Acesta are autosusținere energetică și inteligență, la fel ca autonomia dintr-un organism viu.”

Sistemul este fabricat din fire nanoproteice recoltate din bacterii, ceea ce înseamnă că este prietenos cu mediul.

“Deci, atât din punct de vedere al funcției, cât și al materialului, creăm un sistem electronic mai bio-aidă sau mai viu”, spune Yao.

Albena Ivanisevic este managerul programului de biotronica la Comandamentul de Cercetare și Dezvoltare a Armatei Statelor Unite.

“Lucrarea demonstrează că se poate fabrica un microsistem inteligent autosusținut”, a spus Ivanisevic. “Echipa de la UMass a demonstrat utilizarea neuronilor artificiali în calcul. Este deosebit de interesant că memristoarele pe bază de fire nanoproteice arată stabilitate în mediu acvatic și sunt susceptibile de a fi funcționalizate în continuare. Funcționalizarea suplimentară nu numai că promite să crească stabilitatea, dar și să extindă utilitatea pentru senzori și modalități de comunicare noi de importanță pentru Armata Statelor Unite.”