Έξυπνες μικροσυσκευές από «καλώδια» βακτηρίων

Έναν «έξυπνο» μικροσύστημα το οποίο είναι ικανό να παράγει ενέργεια με αυτόνομο τρόπο και να επεξεργάζεται μία σειρά πληροφοριών δημιούργησαν επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Άμερστ. Το ηλεκτρονικό αυτό σύστημα, το οποίο λειτουργεί σαν ένας αυτόνομος ζωντανός οργανισμός, αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στην ανάπτυξη νευρομορφικών ηλεκτρονικών συστημάτων, των οποίων η λειτουργία μπορεί να προσαρμόζεται ανάλογα με τα ερεθίσματα του περιβάλλοντος.

Καλώδια από βακτήρια

Οι λεπτομέρειες αυτής της συσκευής παρουσιάστηκαν σε δημοσίευση στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Communications. Ένα από τα βασικά συστατικά μέρη της συσκευής είναι μικρές ίνες οι οποίες παράγονται από βακτήρια του γένους Geobacter και  Shewanella και επιτρέπουν τη ροή των ηλεκτρονίων. Λόγω αυτής της ιδιότητας, τα «πρωτεϊνικά νανοκαλώδια», όπως αποκαλούνται στην επιστημονική βιβλιογραφία, χρησιμοποιούνται από τους ερευνητές ώστε να συνθέσουν ηλεκτρονικές συσκευές με βάση αυτό το βιολογικό υλικό.

Συνδυάζοντας δύο πρωτοπόρες τεχνολογίες

Το καινούριο σύστημα το οποίο δημιούργησαν οι επιστήμονες βασίζεται σε δύο τεχνολογίες: αφενός, σε ένα κύκλωμα νανοκαλωδίων τα οποία αξιοποιώντας τις διαβαθμίσεις της υγρασίας στην ατμόσφαιρα δημιουργούν μία ροή ηλεκτρονίων κι ως εκ τούτου παραγωγή ενέργειας. Αφετέρου, αξιοποιεί τη λειτουργία μικρών ηλεκτρονικών συσκευών οι οποίες αποκαλούνται μέμριστορ (memristor), και οι οποίες μιμούνται τη λειτουργία των νευρώνων του εγκεφάλου για να μεταδώσουν ηλεκτρικά σήματα, καθιστώντας έτσι εφικτή την επικοινωνία των βιολογικών νευρώνων με την ηλεκτρονική συσκευή. Για την ανάπτυξη και των δύο αυτών τεχνολογιών έπαιξαν καθοριστικό ρόλο προηγούμενες εργασίες της ίδιας ερευνητικής ομάδας. «Πρόκειται για μια πολύ ενδιαφέρουσα αρχή για να εξερευνήσουμε κατά πόσο είναι δυνατό να ενσωματώσουμε χαρακτηριστικά των ζώντων οργανισμών σε ηλεκτρονικές συσκευές», ανέφερε σε σχετικές δηλώσεις ο ερευνητής και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης Τιάντα Φου, συμπληρώνοντας ότι «προσβλέπουμε τώρα στην περαιτέρω ανάπτυξη της συσκευής».

Πολλά υποσχόμενη τεχνολογία

Όπως αναφέρουν οι ερευνητές, το ηλεκτρονικό αυτό μικροσύστημα είναι ικανό να παράγει ενέργεια από το περιβάλλον του (και ως εκ τούτου να λειτουργεί αυτόνομα) και να πραγματοποιεί υπολογισμούς βασισμένο σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος. Παράλληλα, ένα σημαντικό κομμάτι αυτής της συσκευής είναι κατασκευασμένο από βιολογικά υλικά.

Αν και για την ώρα η εν λόγω μικροσυσκευή δεν έχει άμεση πρακτική εφαρμογή στην καθημερινότητα, αποτελεί μία ένδειξή ότι είναι εφικτή η κατασκευή ενός έξυπνου και οικολογικού συστήματος το οποίο να μπορεί να συντηρείται χωρίς την εξωτερική παροχή ενέργειας. Στο μέλλον, οι ερευνητές φιλοδοξούν ότι τέτοιου είδους συσκευές θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπως η μηχανική βιολογικών ιστών.