Американцы создали биопротонный транзистор

В отличие от обычного транзистора в новом приборе напряжение на затворе управляет перемещением через основной канал (жёлтый цвет) не электронов, а протонов (иллюстрация Chao Zhong, Marco Rolandi et al.).

По мнению авторов прибора, он может стать мостом между традиционными электронными схемами и живыми организмами, в которых основной обмен сигналами осуществляется за счёт ионов и протонов.

Разрабатывая новый транзистор, учёные вдохновлялись живыми клетками, обладающими переключаемыми ионными каналами в своих мембранах. Ионный и протонный транспорт играет ключевую роль в передаче нервных сигналов и обмене энергией между клетками. Потому прибор, способный контролировать протонный ток, мог бы напрямую влиять на такие важные процессы либо считывать естественные сигналы организма для контроля.

Как гласит пресс-релиз университета Вашингтона, новое устройство использует модифицированную форму хитозана. Этот биосовместимый материал можно получать в больших количествах из крабов и кальмаров.

Хитозан хорошо поглощает воду, образуя много водородных связей, которые создают мостики для перемещения протонов. Американцы открыли, что такое волокно проводит протоны на удивление хорошо.

А чтобы превратить полоску биоматериала в полевой протонный транзистор, учёным потребовалось оснастить концы хитозанового микроволокна контактами, пропускающими протоны, а ещё добавить управляющий электрический контакт, отделённый от протонного канала диоксидом кремния.

a) — Биопротонный транзистор. Раскрашенный снимок с атомного микроскопа, наложенный на графическое изображение нижнего контакта (затвора). Зелёным показаны верхние контакты (исток и сток), их ширина 10 мкм, зазор между ними 8,6 мкм. Коричневый цвет — пластина из SiO2 толщиной 100 нм. b) — Волокна хитозана. Масштабная полоска — 200 нм c) — Молекулярная структура волокон (иллюстрация Chao Zhong, Marco Rolandi et al.).

Статья о новом транзисторе опубликована в Nature Communications.

Кстати, нечто родственное, то есть транзистор, использующий биомолекулы, построила пару лет назад Ливерморская лаборатория. Только тот прибор, напротив, при посредничестве протонных токов влиял на обычный электрический ток.

Оба транзистора, вероятно, поспособствуют дальнейшему развитию нейроэлектроники. Она изучает возможность скрещивания электронных и живых систем. Специалисты из университета Вашингтона вводят ещё один любопытный термин — бионанопротоника.



Химики нашли новый путь к умному стеклу

22 сентября 2011

Учёные запитали лампочку через нанотрубочный кабель

8 сентября 2011

Построен самый маленький электромотор в мире

5 сентября 2011

Новое зеркало нарушило закон отражения лучей

2 сентября 2011

Российский исцеляющий нанобинт выходит на рынок

29 августа 2011
  • Олег Апарцев  23 сентября, 12:14
    Уже интересно.
    Не знаю как насчет совместимости с живыми организмами, но залить в контроллер воды для его активации — это забавно.
    ОтветитьНравится
  • Илья Лягин  23 сентября, 13:17
    Вот так и представил: протоны перемещается по водородным связям, бомбардируют атомы кислорода, углерода и азота. Запускается термоядерный CNO-цикл. Всё горит-испускает-плавится...
    Я знал, что раки и тараканы — это самые зловредные создания!..
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  23 сентября, 20:25
    Я смотрю, судя по активности читателей, биотранзистор сегодня пал жертвой «скорости света» и «чтения мыслей». А ведь перспектива сращивания электронных схем с нейронами не менее захватывающая тема. Если подумать.
    ОтветитьНравится
  • Poмaн Coлжeницын  23 сентября, 20:28
    Ждем позитронных :)
    ОтветитьНравится
  • Илья Лягин  23 сентября, 20:44
    Дык... Подложка-то там кремниевая, да и контакты железянные.... О какой биосовместимости может идти речь?..
    И, вообще, мне непонятно, как энти камрады устроили поток протонов от истока к стоку...
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  23 сентября, 20:50
    Илья, за деталями надо лезть в статью. Там кстати, не сказано, что контакты «железянные», сказано — материал, проводящий протоны (может полимер, как в обменных мембранах?) А вообще-то всё, что нужно, можно потом покрыть керамикой, титаном, липидами наконец... экранировать от организма.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Пономарев  24 сентября, 01:10
    На счет биосовместимости — уверен, проблем не будет: «контакты» можно платиновыми сделать, SiO2, если не будет особо острых углов, тоже не особо воспринимается организмом как чужеродный, а из хитозана сейчас хирургические нитки делают (http://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D5%E8%F2%EE%E7%E0%ED). Нитки, правда, саморассасывающиеся — и вот это-то вопрос — сколько времени проработает этот «транзистор» в организме пока весь хитозан не растворится? Но на самом деле, мне больше интересно зачем он вообще нужен? Насколько я понимаю, главной пррблемой сейчас является поиск нужного нейрона и подключение к нему. А потенциал действия может любая проволочка снять/навести. Ибо, по сути, ПД — это поле (разность потенциалов), а чем оно дальше передается — током электронов в поверхностном слое металлического проводника, или прохождением ионов Na (протонов) через каналы мембраны аксона/дендрита — это без разницы.На этих эффектах основаны, кстати, всякие разные методы электроэнцефалографии, миографии и т.д.; и наоборот всеразличные методы накачки пресса с помощью электродов.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Бухарев  15 декабря, 15:09
    Еще одно применение хитозану — любопытно. Он, кстати, есть и в грибах, а получать его из ракообразных — та еще проблемка.
    ОтветитьНравится