<p>某些與人體相結合的電子產(chǎn)品&mdash;&mdash;例如，可以對你的汗液進行采樣的智能手表&mdash;&mdash;通過將生物組織的離子信號轉換為晶體管中使用的電子信號來工作。但是這些器件的材料通常被設計成在犧牲電子性能的同時最大限度地吸收離子。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了解決這個問題，麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一種設計這些材料的策略，稱為有機混合離子電子導體(OMIECs)，使它們的離子和電子能力達到平衡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Merton C. Flemings材料科學與工程助理教授Aristide Gumyusenge說，這些優(yōu)化的OMIECs甚至可以以一種模仿生物神經(jīng)元的方式學習和保留這些信號。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他說:&ldquo;這種行為是下一代受生物啟發(fā)的電子產(chǎn)品和身體-機器接口的關鍵，我們的人造組件必須與自然組件使用相同的語言，才能實現(xiàn)無縫集成。&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)表了他們的研究結果。他的合著者包括麻省理工學院博士后Sanket Samal;Heejung Roh和Camille E. Cunin，都是麻省理工學院的博士生;以及韓國先進科學技術學院的訪問博士生Geon Gug Yang。</p> <p>&nbsp;</p> <p>建設一個更好的OMIEC</p> <p>&nbsp;</p> <p>直接與人體連接的電子設備需要由輕質、柔性和生物兼容的電子設備制成。像OMIECs這樣的有機高分子材料，可以同時傳輸離子和電子，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，離子導電性和電子導電性有相反的趨勢。&rdquo;Gumyusenge解釋道。&ldquo;也就是說，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，他們是否可以通過從頭開始設計新的共聚物來構建更好的OMIEC，他們使用一種稱為DPP的高導電顏料，并設計共聚物的化學骨架和側鏈。通過選擇性地控制特定側鏈的密度，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>這項技術可以用來&ldquo;建立一個廣泛的OMIECs庫&hellip;&hellip;從而解開目前存在于離子電子設備中的單一材料適用于所有的瓶頸&rdquo;，Gumyusenge說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>新設計的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設計過程涉及添加更軟、更&ldquo;離子友好&rdquo;的構件，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。</p> <p>&nbsp;</p> <p>人工神經(jīng)元中的OMIECs</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學院研究人員的設計策略使得調節(jié)OMIEC接收和保持離子電化學電荷的能力成為可能。這一過程類似于生物神經(jīng)元，在學習和記憶過程中使用離子進行交流。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這讓Gumyusenge的團隊想知道:他們的OMIECs能否用于模擬大腦神經(jīng)元之間突觸連接的設備?</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學院的研究表明，人造突觸可以以一種類似于作為學習基礎的突觸可塑性的方式傳導信號，以及類似于記憶形成的生物過程的突觸信號傳輸?shù)某掷m(xù)加強。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員說，有一天，這些類型的人工突觸可能會形成人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基礎，從而使電子學和生物學的整合更加強大。</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如，Gumyusenge說，&ldquo;像我們報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)測一個人的胰島素水平，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動提供正確的胰島素劑量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究在一定程度上得到了麻省理工學院K. Lisa Yang腦-體中心和韓國先進科學技術研究所的支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>