<p>某些與人體相結(jié)合的電子產(chǎn)品&mdash;&mdash;例如，可以對(duì)你的汗液進(jìn)行采樣的智能手表&mdash;&mdash;通過(guò)將生物組織的離子信號(hào)轉(zhuǎn)換為晶體管中使用的電子信號(hào)來(lái)工作。但是這些器件的材料通常被設(shè)計(jì)成在犧牲電子性能的同時(shí)最大限度地吸收離子。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了解決這個(gè)問(wèn)題，麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)這些材料的策略，稱為有機(jī)混合離子電子導(dǎo)體(OMIECs)，使它們的離子和電子能力達(dá)到平衡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Merton C. Flemings材料科學(xué)與工程助理教授Aristide Gumyusenge說(shuō)，這些優(yōu)化的OMIECs甚至可以以一種模仿生物神經(jīng)元的方式學(xué)習(xí)和保留這些信號(hào)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他說(shuō):&ldquo;這種行為是下一代受生物啟發(fā)的電子產(chǎn)品和身體-機(jī)器接口的關(guān)鍵，我們的人造組件必須與自然組件使用相同的語(yǔ)言，才能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gumyusenge和他的同事周五在Small雜志的&ldquo;新星&rdquo;系列上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。他的合著者包括麻省理工學(xué)院博士后Sanket Samal;Heejung Roh和Camille E. Cunin，都是麻省理工學(xué)院的博士生;以及韓國(guó)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)學(xué)院的訪問(wèn)博士生Geon Gug Yang。</p> <p>&nbsp;</p> <p>建設(shè)一個(gè)更好的OMIEC</p> <p>&nbsp;</p> <p>直接與人體連接的電子設(shè)備需要由輕質(zhì)、柔性和生物兼容的電子設(shè)備制成。像OMIECs這樣的有機(jī)高分子材料，可以同時(shí)傳輸離子和電子，是這些器件中晶體管的優(yōu)秀組成部分。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;然而，離子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性有相反的趨勢(shì)。&rdquo;Gumyusenge解釋道。&ldquo;也就是說(shuō)，提高離子攝取通常意味著犧牲電子遷移率。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gumyusenge和他的同事們想知道，他們是否可以通過(guò)從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)新的共聚物來(lái)構(gòu)建更好的OMIEC，他們使用一種稱為DPP的高導(dǎo)電顏料，并設(shè)計(jì)共聚物的化學(xué)骨架和側(cè)鏈。通過(guò)選擇性地控制特定側(cè)鏈的密度，研究人員能夠最大化離子滲透性和電子電荷傳輸。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)&ldquo;建立一個(gè)廣泛的OMIECs庫(kù)&hellip;&hellip;從而解開(kāi)目前存在于離子電子設(shè)備中的單一材料適用于所有的瓶頸&rdquo;，Gumyusenge說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>新設(shè)計(jì)的OMIECs在300攝氏度(572華氏度)的烘焙步驟后還保留了其電化學(xué)性能，使其與用于制造傳統(tǒng)集成電路的商業(yè)制造條件兼容。</p> <p>&nbsp;</p> <p>考慮到OMIEC設(shè)計(jì)過(guò)程涉及添加更軟、更&ldquo;離子友好&rdquo;的構(gòu)件，聚合物的熱性能和熱處理的影響&ldquo;令人印象深刻，令人驚喜，&rdquo;Gumyusenge說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>人工神經(jīng)元中的OMIECs</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院研究人員的設(shè)計(jì)策略使得調(diào)節(jié)OMIEC接收和保持離子電化學(xué)電荷的能力成為可能。這一過(guò)程類似于生物神經(jīng)元，在學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程中使用離子進(jìn)行交流。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這讓Gumyusenge的團(tuán)隊(duì)想知道:他們的OMIECs能否用于模擬大腦神經(jīng)元之間突觸連接的設(shè)備?</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院的研究表明，人造突觸可以以一種類似于作為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的突觸可塑性的方式傳導(dǎo)信號(hào)，以及類似于記憶形成的生物過(guò)程的突觸信號(hào)傳輸?shù)某掷m(xù)加強(qiáng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員說(shuō)，有一天，這些類型的人工突觸可能會(huì)形成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，從而使電子學(xué)和生物學(xué)的整合更加強(qiáng)大。</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如，Gumyusenge說(shuō)，&ldquo;像我們報(bào)道的聚合物這樣的材料很有希望發(fā)展閉環(huán)反饋系統(tǒng)。&rdquo;它可以做一些事情，比如監(jiān)測(cè)一個(gè)人的胰島素水平，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)提供正確的胰島素劑量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)研究在一定程度上得到了麻省理工學(xué)院K. Lisa Yang腦-體中心和韓國(guó)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所的支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>