Создан реагирующий на окружающую среду шелковый транзистор

• 17.10.2023
• 88 просмотров

Фото: PRESSLAB / Shutterstock / Fotodom

Ученые Университета Тафтса в Массачусетсе (США) разработали транзисторы, заменив изолирующий материал биологическим шелком. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Advanced Materials, подобные электронные компоненты могут напрямую реагировать на окружающую среду и изменяться подобно живой ткани.

При создании прототипов транзисторов был использован фиброин шелка — структурный белок шелковых волокон, вырабатываемых насекомыми. Он удобен для исследований тем, что его можно наносить на поверхности с высокой точностью и легко модифицировать другими химическими молекулами для изменений свойств. Это позволяет устройствам со встроенными белками шелка улавливать и обнаруживать широкий спектр компонентов тела или окружающей среды.

Транзистор представляет собой переключатель электрического тока, текущего между двумя металлическими контактами через полупроводниковый материал. Также ток подается на затвор, который действует как ключ, открывающий или закрывающий путь электрическому току в полупроводнике в зависимости от прикладываемого напряжения. В биологическом гибридном транзисторе слой шелка используется в качестве изолятора, отделяющим затвор от полупроводника.

Когда шелк поглощает влагу, внутри него происходит перестановка ионов, что переводит затвор во включенное состояние. Таким образом, изменяя ионный состав шелка, можно изменять значение затвора от 0 до 1, при котором запускается транзистор. Такой транзистор использует не дискретные двоичные сигналы, а способен обрабатывать информацию подобно аналоговым устройствам.

При использовании миллиардов транзисторных узлов с соединениями, реконфигурируемыми биологическими процессами в шелке, теоретически можно создать микропроцессоры, которые смогут действовать как нейронные сети, используемые в искусственном интеллекте.