Новите полимери могат да позволят по-добри устройства за носене
Определена електроника, която се интегрира с човешкото тяло - образован часовник, който взема проби от вашата пот, да вземем за пример - работи, като преобразува основаните на йони сигнали на биологична тъкан в основани на електрони сигнали, употребявани в транзисторите. Но материалите в тези устройства постоянно са предопределени да усилят оптимално усвояването на йони, като в същото време жертват електронното показване.
За да поправят това, откривателите на MIT създадоха тактика за планиране на тези материали, наречени органични смесени йонно-електронни проводници (OMIECs), която балансира техните йонни и електронни качества.
Тези усъвършенствани OMIEC могат даже да научат и запазят тези сигнали по метод, който имитира биологични неврони, съгласно Аристид Гумюсенге, помощник професор по материалознание и инженерство на Merton C. Flemings.
„ Това държание е от основно значение за електрониката от последващо потомство, въодушевена от биологията, и интерфейсите тяло-машина, където нашите изкуствени съставни елементи би трябвало да приказват на същия език като естествените за безпроблемна интеграция “, споделя той.
Gumyusenge и сътрудниците му разгласиха резултатите си в петък в поредицата „ Изгряващи звезди “ на списание Small. Неговите съавтори включват Санкет Самал, постдоктор на MIT; Heejung Roh и Camille E. Cunin, и двамата докторанти на MIT; и Geon Gug Yang, гостуващ докторант от Корейския институт за напреднали науки и технологии.
Изграждане на по-добър OMIEC
Електрониката, която взаимодейства непосредствено с човешкото тяло, би трябвало да бъде направена от лека, гъвкава и биологично съвместима електроника. Органичните полимерни материали като OMIEC, които могат да транспортират както йони, по този начин и електрони, вършат отлични градивни детайли за транзисторите в тези устройства.
„ Въпреки това, йонната и електронната проводимост имат противоположни трендове “, изяснява Gumyusenge. " Тоест подобряването на усвояването на йони нормално допуска жертване на електронната подвижност. "
Gumyusenge и сътрудниците му се чудеха дали биха могли да изградят по-добър OMIEC, като проектират нови кополимери през цялото време, употребявайки високопроводим пигмент, наименуван DPP и проектирайки химическия гръбнак и страничните вериги на кополимера. Чрез селективно управление на плътността на характерни странични вериги, откривателите съумяха да усилят оптимално пропускливостта на йони и превозването на електронен заряд.
Техниката може да се употребява „ за основаване на необятна библиотека от OMIECs … като по този метод отключва настоящото затруднение от един материал, уместно за всички “, което в този момент съществува в йонно-електронните устройства, споделя Gumyusenge.
Новопроектираните OMIEC също по този начин резервират своите електрохимични свойства, откакто са минали през стадий на изпичане при 300 градуса по Целзий (572 градуса по Фаренхайт), което ги прави съвместими с комерсиалните индустриални условия, употребявани за изработката на обичайни интегрални схеми.
Като се има поради, че процесът на планиране на OMIEC включваше прибавяне на по-меки и по-щадящи йони градивни детайли, термичните свойства на полимерите и въздействието на термичната обработка „ беше впечатляващо и приятна изненада “, споделя Гумюсенге.
OMIECs в изкуствени неврони
Стратегията за планиране на откривателите на MIT дава опция да се настрои способността на OMIEC да получава и задържа електрохимичен заряд, основан на йони. Процесът прилича това, което се случва с биологичните неврони, които употребяват йони, с цел да споделят по време на образование и памет.
Това накара екипа на Gumyusenge да се чуди: Могат ли техните OMIECs да се употребяват в устройства, които имитират синаптичните връзки сред невроните в мозъка?
Проучването на Масачузетския софтуерен институт сподели, че изкуствените синапси могат да организират сигнали по метод, който прилича синаптичната гъвкавост, лежаща в основата на образованието, както и непрекъснато подсилване на предаването на сигнала на синапса, което прилича биологичния развой на образуване на паметта.
Някой ден тези видове изкуствени синапси може да образуват основата на изкуствени невронни мрежи, които биха могли да създадат интеграцията на електрониката и биологията още по-мощна, споделят откривателите.
Например, Gumyusenge споделя, „ материали като полимера, за който оповестяваме, са обещаващи претенденти за създаването на системи за противоположна връзка със затворен цикъл “, които биха могли да вършат неща като наблюдаване на равнищата на инсулин на обещано лице и автоматизирано снабдяване на вярната доза инсулин въз основа на тези данни.
Проучването е подкрепено частично от K. Lisa Yang Brain-Body Center в MIT и Корейския институт за напреднали науки и технологии.
