Un equipo de investigación de la Universidad de Massachusetts Amherst ha creado un microsistema electrónico que puede responder de manera inteligente a las entradas de información sin ninguna entrada de energía externa, al igual que un organismo vivo autónomo. El microsistema está construido a partir de un nuevo tipo de electrónica que puedeprocesa señales electrónicas ultrabajas e incorpora un dispositivo que puede generar electricidad "de la nada" del entorno ambiental.
La investigación pionera se publicó el 7 de junio en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Jun Yao, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática ECE y profesor adjunto de ingeniería biomédica, dirigió la investigación con su colaborador desde hace mucho tiempo, Derek R. Lovley, profesor distinguido de microbiología.
Ambos componentes clave del microsistema están hechos de nanocables de proteínas, un material electrónico "verde" que se produce de manera renovable a partir de microbios sin producir "desechos electrónicos". La investigación presagia el potencial de la electrónica ecológica futura hecha de biomateriales sostenibles queestán más dispuestos a interactuar con el cuerpo humano y diversos entornos.
Este innovador proyecto está produciendo un "microsistema inteligente autosostenido", según el Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., Que está financiando la investigación.
Tianda Fu, una estudiante de posgrado en el grupo de Yao, es la autora principal. "Es un comienzo emocionante explorar la viabilidad de incorporar características 'vivas' en la electrónica. Estoy deseando que se desarrollen más versiones", dijo Fu.
El proyecto representa una evolución continua de la investigación reciente del equipo. Anteriormente, el equipo de investigación descubrió que se puede generar electricidad a partir del ambiente / humedad ambiental con un generador de aire basado en nanocables de proteínas o 'Air-Gen',un dispositivo que produce electricidad continuamente en casi todos los entornos que se encuentran en la Tierra. La invención de Air-Gen se informó en Naturaleza en 2020.
También en 2020, el laboratorio de Yao informó Comunicaciones de la naturaleza que los nanocables de proteínas se pueden usar para construir dispositivos electrónicos llamados memristores que pueden imitar la computación del cerebro y trabajar con señales eléctricas ultrabajas que coinciden con las amplitudes de las señales biológicas.
"Ahora juntamos los dos", dijo Yao sobre la creación. "Hacemos microsistemas en los que la electricidad de Air-Gen se usa para impulsar sensores y circuitos construidos a partir de memrisistores de nanocables de proteínas. Ahora el microsistema electrónico puede obtener energíadel entorno para apoyar la detección y la computación sin la necesidad de una fuente de energía externa por ejemplo, una batería. Tiene plena auto-sostenibilidad e inteligencia energética, al igual que la auto-autonomía en un organismo vivo. "
El sistema también está hecho de biomaterial respetuoso con el medio ambiente: nanocables de proteínas recolectados de bacterias. Yao y Lovley desarrollaron el Air-Gen a partir del microbio Geobacter, descubierto por Lovley hace muchos años, que luego se utilizó para crear electricidad a partir de la humedad en elaire y luego para construir memristores capaces de imitar la inteligencia humana.
"Por lo tanto, tanto por la función como por el material", dice Yao, "estamos haciendo que un sistema electrónico sea más biológico o más vivo".
"El trabajo demuestra que se puede fabricar un microsistema inteligente autosostenido", dijo Albena Ivanisevic, directora del programa de biotrónica del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU. "El equipo de la UMass ha demostrado el uso de neuronas artificialesEs particularmente emocionante que los memristores de nanocables de proteína muestren estabilidad en un ambiente acuoso y sean susceptibles de funcionalización adicional. La funcionalización adicional no solo promete aumentar su estabilidad sino también expandir su utilidad para sensores y modalidades de comunicación novedosas de importancia para el Ejército."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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