Microsisteme autosuficiente, inteligente și create electronic – Funcționează la fel ca organismele vii autonom

Această ilustrație surprinde esența microsistemului electronic nou dezvoltat. Credit: UMass Amherst

O echipă de cercetători de la Universitatea din Massachusetts Amherst a creat un microsistem electronic care poate răspunde în mod inteligent la intrările de informații fără niciun aport de energie externă, la fel ca un organism viu auto-autonom. Microsistemul este construit dintr-un nou tip de electronică care poate procesa semnale electronice ultra-joase și include un nou dispozitiv care poate genera electricitate „din aer subțire” din mediul ambiant.

Cercetarea inovatoare a fost publicată pe 7 iunie 2021 în jurnal Comunicări despre natură.

Jun Yao, profesor asistent de inginerie electrică și informatică (ECE) și profesor asistent de inginerie biomedicală, a condus cercetarea împreună cu colaboratorul său principal, Derek R. Lovley, un profesor distins de microbiologie.

Cele două componente principale ale microsistemului sunt realizate din nanofire proteică, un material electronic „verde” care este produs de microbi fără a produce „deșeuri electronice”. Cercetările avertizează asupra potențialului viitoarei electronice verzi realizate din biomateriale durabile, care sunt mai potrivite pentru interacțiunea cu corpul uman și medii diferite.

Acest proiect important este producerea unui „microsistem inteligent autosustenabil”, potrivit Laboratorului de Cercetare al Armatei, Comandamentului pentru Dezvoltarea Capacității de Combatere a Armatei, care finanțează cercetarea.

Tianda Fu, absolventă a grupului Yao, este autorul principal. „Este un început interesant pentru explorarea fezabilității încorporării caracteristicilor„ live ”în electronică. “Caut bani pentru a evolua versiuni ulterioare”, a spus Fu.

Proiectul reprezintă o evoluție continuă a cercetărilor recente efectuate de echipă. Anterior, echipa de cercetare a descoperit că electricitatea poate fi generată din mediu / umiditatea ambientală cu ajutorul unui generator de aer pe bază de nanofire (sau „Air-Gen”), un dispozitiv care generează continuu electricitate în aproape toate mediile găsite pe Pământ. Invenția Air-Gen a fost raportată în Natură în 2020

Tot în 2020, laboratorul Yao a raportat Comunicări despre natură că nanofirele proteice pot fi folosite pentru a construi dispozitive electronice numite memoratoare care pot imita calculul creierului și pot lucra cu semnale electrice ultraluse care se potrivesc cu amplitudinile semnalului biologic.

„Acum facem amândoi împreună”, a spus Yao despre creație. „Realizăm microsisteme în care electricitatea de la Air-Gen este utilizată pentru a rula senzori și circuite construite din memorizatoare de proteine-nanofire. Microsistemul de electroni poate primi acum energie din mediu pentru a sprijini detectarea și calculul fără a fi nevoie de o sursă externă de energie (de exemplu, baterii). Are energie deplină de auto-stabilitate și inteligență, la fel ca auto-autonomia într-un organism viu. “

Sistemul este, de asemenea, realizat din biomateriale ecologice – nanoire de proteine ​​colectate de bacterii. Yao și Lovley au dezvoltat Air-Gen din microbul Geobacter, descoperit de Lovley cu mulți ani în urmă, care a fost apoi folosit pentru a genera electricitate din umiditatea din aer și mai târziu pentru a construi amintiri capabile să imite inteligența umană.

„Așadar, atât din punct de vedere funcțional, cât și din punct de vedere material”, spune Yao, „realizăm un sistem electronic mai bio sau mai viu.”

„Lucrarea arată că se poate inventa un microsistem inteligent autosuficient”, a spus Albena Ivanisevic, manager de programe biotronice la Laboratorul de Comandament al Comandamentului pentru Dezvoltarea Combatului Armatei SUA. „Echipa UMass a demonstrat utilizarea neuronilor artificiali în calcul. În special, este deosebit de interesant faptul că memorizatoarele de proteine ​​nanofilare prezintă stabilitate în mediul acvatic și sunt adecvate pentru funcționalizarea ulterioară. Funcționalizarea suplimentară nu numai că promite creșterea stabilității lor, ci și extinderea utilității acestora la noii senzori și modalități de comunicare importante pentru armată. ”

Referință: „Interfețe neuromorfe verzi autosustenabile” de Tianda Fu, Xiaomeng Liu, Shuai Fu, Trevor Woodard, Hongyan Gao, Derek R. Lovley și Jun Yao, 7 iunie 2021, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23744-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.