14:49 2023-02-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Noii polimeri ar putea permite dispozitive portabile mai bune
_ Noii polimeri ar putea permite dispozitive portabile mai bune
Anumite dispozitive electronice care se integrează cu corpul uman – un ceas inteligent care prelevează transpirația, de exemplu – funcționează prin conversia semnalelor bazate pe ioni ale țesutului biologic în semnale bazate pe electroni utilizate în tranzistori. Dar materialele din aceste dispozitive sunt adesea concepute pentru a maximiza absorbția ionilor, sacrificând în același timp performanța electronică.
Pentru a remedia acest lucru, cercetătorii MIT au dezvoltat o strategie de proiectare a acestor materiale, numită organic mixt ionic. -conductori electronici (OMIEC), care aduce în echilibru capacitățile lor ionice și electronice.
Aceste OMIEC optimizați pot chiar învăța și reține aceste semnale într-un mod care imită neuronii biologici, potrivit lui Aristide Gumyusenge, Merton C. . Flemings Profesor Asistent de Știința și Ingineria Materialelor.
„Acest comportament este cheia pentru electronicele de ultimă generație inspirate de biologie și interfețele corp-mașină, unde componentele noastre artificiale trebuie să vorbească același limbaj ca și cele naturale pentru o integrare perfectă”, spune el.
Gumyusenge și colegii săi și-au publicat rezultatele vineri în seria „Rising Stars” a revistei Small. Co-autorii săi includ Sanket Samal, un post-doctorat MIT; Heejung Roh și Camille E. Cunin, ambii Ph.D. elevi; și Geon Gug Yang, doctor în vizită. student de la Institutul Avansat de Știință și Tehnologie din Coreea.
Electronicele care interacționează direct cu corpul uman trebuie să fie fabricate din electronice ușoare, flexibile și compatibile biologic. Materialele polimerice organice precum OMIEC-urile, care pot transporta atât ioni, cât și electroni, constituie elemente excelente pentru tranzistoarele din aceste dispozitive.
„Cu toate acestea, conductivitățile ionice și electronice au tendințe opuse”, explică Gumyusenge. „Adică, îmbunătățirea absorbției ionilor implică de obicei sacrificarea mobilității electronice.”
Gumyusenge și colegii săi s-au întrebat dacă ar putea construi un OMIEC mai bun prin proiectarea de noi copolimeri de la zero, folosind un pigment foarte conductiv numit DPP și proiectarea coloanei vertebrale chimice și a lanțurilor laterale ale copolimerului. Prin controlul selectiv al densității lanțurilor laterale specifice, cercetătorii au reușit să maximizeze atât permeabilitatea ionilor, cât și transportul încărcăturii electronilor.
Tehnica ar putea fi folosită „pentru a stabili o bibliotecă largă de OMIEC-uri... „obstrucția materialului se potrivește tuturor”, care există acum în dispozitivele ionic-electronice, spune Gumyusenge.
Noul proiectat OMIEC își păstrează, de asemenea, proprietățile electrochimice după ce au trecut printr-o etapă de coacere la 300 de grade Celsius (572 de grade Fahrenheit), făcându-le compatibile cu condițiile comerciale de fabricație utilizate pentru realizarea circuitelor integrate tradiționale.
Având în vedere că procesul de proiectare OMIEC a implicat adăugarea de blocuri de construcție mai moi și mai „prietenoase cu ionii”, proprietățile termice ale polimerilor și impactul căldurii tratamentul „a fost impresionant și o surpriză plăcută”, spune Gumyusenge.
Strategia de proiectare a cercetătorilor de la MIT face posibilă reglarea capacității unui OMIEC de a primi și de a păstra o electrochimică pe bază de ioni. Încarc. Procesul seamănă cu ceea ce se întâmplă cu neuronii biologici, care folosesc ioni pentru a comunica în timpul învățării și memoriei.
Acest lucru a făcut echipa lui Gumyusenge să se întrebe: Ar putea OMIEC-urile lor să fie folosite în dispozitive care imită conexiunile sinaptice dintre neuronii din creier?
Studiul MIT a arătat că sinapsele artificiale pot conduce semnale într-un mod care seamănă cu plasticitatea sinaptică care stă la baza învățării, precum și o întărire persistentă a transmisiei semnalului sinapselor, care seamănă cu procesul biologic de formare a memoriei.< /p>
Cândva, aceste tipuri de sinapse artificiale ar putea sta la baza rețelelor neuronale artificiale care ar putea face integrarea electronicii și biologiei și mai puternică, spun cercetătorii.
De exemplu, spune Gumyusenge, „materiale precum polimerul pe care îl raportăm sunt candidați promițători pentru dezvoltarea sistemelor de feedback în buclă închisă”, care ar putea face lucruri precum monitorizarea nivelurilor de insulină ale unei persoane și furnizarea automată a insulinei corecte. doza de insulină pe baza acestor date.
Această poveste este republicată datorită MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetare, inovare și predare MIT.
Comentarii:
Adauga Comentariu