“‘绿色’智能电子微系统像自主活体有机体一样运行

马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员开发了一种新的电子微系统，能够像自主活体有机体一样智能地响应信息输入，而无需外部能量输入。这种新型电子设备可以处理超低电子信号，并能够从环境中“空气”中生成电力。

该研究结果于6月7日在 自然通讯 上发表。

蛋白纳米线

该研究的领导者Jun Yao是电气和计算机工程系的助理教授，也是生物医学工程系的兼职教授。他与微生物学系的杰出教授Derek R. Lovely合作。

该微系统由两部分组成，均由蛋白纳米线制成，这是一种“绿色”的电子材料，可以再生利用。它不会产生任何“电子废物”，该系统是未来绿色电子产品的蓝图，使用可持续的生物材料制成。

根据美国陆军战斗能力开发司令部陆军研究实验室的说法，该项目的资金支持者，该系统是一个“自我维持的微系统”。

Tianda Fu是Yao团队的研究生，也是该研究的第一作者。

“这是一项令人兴奋的开始，探索在电子产品中加入‘活体’特征的可行性。我期待着进一步演化的版本，”Fu说。

之前的研究

该团队已经在类似的研究和项目上工作，最近的一项研究发现，可以使用蛋白纳米线制成的空气发生器从环境中生成电力，该设备可以在几乎所有环境中持续产生电力。

该研究结果于2020年在自然杂志上发表。

2020年，该团队还发现，蛋白纳米线可以用来构建电子设备，称为记忆电阻器，可以模拟大脑计算，并且可以处理超低电信号，匹配生物信号幅度。

“现在我们将这两项技术结合起来，”Yao说。“我们制造微系统，其中空气发生器产生的电力用于驱动由蛋白纳米线记忆电阻器构建的传感器和电路。现在，电子微系统可以从环境中获取能量来支持感知和计算，而无需外部能量源（例如电池）。它具有完全的能量自给自足和智能，就像活体有机体中的自主性一样。”

该系统由从细菌中提取的蛋白纳米线制成，这意味着它是环境友好的。

“因此，从功能和材料上来说，我们正在制造一种更像生物或活体的电子系统，”Yao说。

Albena Ivanisevic是美国陆军战斗能力开发司令部陆军研究实验室的生物电子程序经理。

“该工作表明，可以制造自我维持的智能微系统，”Ivanisevic说。“马萨诸塞大学的团队已经展示了使用人工神经元进行计算的方法。特别令人兴奋的是，蛋白纳米线记忆电阻器在水环境中显示出稳定性，并且可以进行进一步的功能化。额外的功能化不仅有望增加它们的稳定性，还可以扩大它们在传感器和新型通信方式中的应用，这对于陆军来说是重要的。”