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我国科学家开发出能够连通生命体与机器的离电器件

科技日报记者 陆成宽

这种器件让生命体与机器实现无缝衔接。国科够连记者26日从中国科学院理化技术研究所获悉,通生来自该所等单位的命体研究人员开发了一种具有级联异质界面的双相凝胶离电器件,实现多种离子信号的机器件转换和传输。该器件有望实现生命体与机器的离电器连通。相关研究成果发表于《科学》杂志。国科够连

一直以来,通生地球上的命体生物体主要靠离子传递电信号,各种离子就像一颗颗小球,机器件在受到电信号等刺激时,离电器按需向目的国科够连地前进。而人工电子电路则主要依靠电子进行信号传输。通生


级联异质门控双相凝胶材料(中国科学院理化所供图)

近年来,命体能够将离子和电子的机器件电荷转移与信号转换结合的离电器件引起广泛关注。这些器件在生物和非生物系统之间发挥着纽带作用,离电器在神经电极、神经假体、智能可植入设备等领域有着广阔的应用前景。

“然而,现有的离电器件普遍存在一个局限,即它们仅具有单一电子或离子信息载体,难以容纳更多生物相容信息。如何实现多种生物离子信号的有效可控传输,关联复杂生物系统,一直是个难题。”论文通讯作者、中国科学院理化所研究员闻利平说。

受神经界面门控结构的启发,在中国科学院理化所江雷院士的指导下,闻利平研究员和中国科学院大学副教授赵紫光联合清华大学教授徐志平以及首都医科大学教授刘慧荣,构建了具有离子富集相和连续低电导相的双相凝胶离电器件。

“在电场的作用下,离子部分去水合和再水合的过程将交替而连续地进行。由于不对称化学结构和空间尺寸的影响,异质界面将扮演多重‘门’的作用,迫使离子‘小球’脱掉由水分子组成的‘外套’,而它们脱掉‘外套’的难易程度是不一样的,使不同离子信号的传输产生数量级的区别。”赵紫光说,因此,在不同电压刺激下,该器件能够对离子传输能垒进行排序和控制,让“小球有序奔跑”,实现多元离子的分级传输。

闻利平表示,这项研究成果有望在神经拟态信号传输方面发挥重要作用,为实现生物-非生物系统的多元复杂信号通讯提供新的思路和方法。

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