Inimkehaga suhtlevat elektroonikat kasutatakse muuhulgas sensorseadmetes ja proteesides, ent kõik need põhinevad negatiivse laenguga elektronsignaalidel. Organismides töötab signaaliedastus positiivse laenguga vesiniku aatomite ehk prootonite ning positiivse või negatiivse laenguga atomaarsete ioonide vahendusel. Washingtoni Ülikooli teadlased valmistasid ainulaadse prootonitel töötava elusmaterjaliga suhtlemisvõimelise transistori. Töö avaldati teadusajakirjas Nature Communications.
Paremal on värvifoto kitosaanfiibritest, mida prootontransistor oma tööks kasutab. Valge mõõtriba laius on 200 nm (10-9 m) Vasakul joonisel on kujutatud seadme ehitus.
Inimestes ja loomades aktiveerivad prootonid närvitalitluse ja on võtmekomponendiks energia ülekannetel. Ioonid sulgevad ja avavad raku seina membraane, võimaldades reguleerida raku ainevahetust. Lisaks kasutatakse ioone lihaste sirutamisel ja kokku tõmbamisel .
Teadlaste sõnul on elektronseadmete puhul probleemiks ioonsignaali tõlkimine, et ühes või teises suunas informatsiooni vahetada. Innovaatiline transistor ehitub biomaterjalile, mis on suuteline sellle probleemi lahendma
Prototüüpseade on ehituselt väljatransistor (loe siit), koosnedes lätte, neelu ja paisuterminalidest, millega saab prootonvoolu juhtida. Washingtoni Ülikoolis loodud seade on esimene omataoline, mis tööks prootoneid kasutab. Transistor on ligikaudu 5 mikronit lai.
Seade põhineb modifitseeritud kitosaanil (loe siit). Kitosaan on orgaanilise materjaliga ühilduv aine, mida saadakse näiteks krabide ja kalmaaride heidetud kestadest. Teadustöö autorid Xhao Zhong ja Yingxin Deng avastasid, et kitosaan on väga hea prootonite vahendaja. Aine imab vett ja moodustab seejärel hulgaliselt vesiniksidemeid (kitosaan on polüsahhariid), prootonid liiguvad vesiniksidemete vahel. Prootonite liiklust kitosaanil oldi eelnevalt arvutil modelleeritud. Katse tulemused on mudeliga heas kooskõlas.
Transistori rakenduste hulka kuulub autorite sõnul näiteks otsene rakkude monitooring, tulevikus ka bioloogiliste protsesside juhtimine. Senised prototüübid on olnud ränipõhised, mis ei ole aga inimkehaga ühilduvad.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply