Des chercheurs créent des microsystèmes électroniques intelligents à partir de matériaux “verts” –

La recherche révolutionnaire a été publiée le 7 juin dans la revue Communication Nature.

Jun Yao, professeur adjoint en génie électrique et informatique (ECE) et professeur adjoint en génie biomédical, a dirigé la recherche avec son collaborateur de longue date, Derek R. Lovley, professeur émérite en microbiologie.

Les deux composants clés du microsystème sont fabriqués à partir de nanofils protéiques, un matériau électronique “vert” qui est produit de manière renouvelable à partir de microbes sans produire de “déchets électroniques”. La recherche annonce le potentiel d’une future électronique verte fabriquée à partir de biomatériaux durables qui sont plus aptes à interagir avec le corps humain et divers environnements.

Ce projet révolutionnaire produit un “microsystème intelligent autonome”, selon le laboratoire de recherche de l’armée du commandement du développement des capacités de combat de l’armée américaine, qui finance la recherche.

Tianda Fu, une étudiante diplômée du groupe de Yao, est l’auteur principal. “C’est un début passionnant pour explorer la faisabilité d’incorporer des fonctionnalités” vivantes “dans l’électronique. J’attends avec impatience des versions plus évoluées”, a déclaré Fu.

Le projet représente une évolution continue des recherches récentes de l’équipe. Auparavant, l’équipe de recherche avait découvert que l’électricité pouvait être générée à partir de l’environnement/de l’humidité ambiante avec un générateur d’air à base de nanofils protéiques (ou « Air-Gen »), un appareil qui produit en continu de l’électricité dans presque tous les environnements de la Terre. L’invention d’Air-Gen a été signalée dans Nature en 2020.

Toujours en 2020, le laboratoire de Yao a signalé dans Communication Nature que les nanofils de protéines peuvent être utilisés pour construire des dispositifs électroniques appelés memristors qui peuvent imiter le calcul cérébral et fonctionner avec des signaux électriques ultra-faibles qui correspondent aux amplitudes des signaux biologiques.

“Maintenant, nous rassemblons les deux”, a déclaré Yao à propos de la création. “Nous fabriquons des microsystèmes dans lesquels l’électricité d’Air-Gen est utilisée pour piloter des capteurs et des circuits construits à partir de memristors à nanofils protéiques. Désormais, le microsystème électronique peut obtenir de l’énergie de l’environnement pour prendre en charge la détection et le calcul sans avoir besoin d’une source d’énergie externe ( Par exemple, une batterie). Il a une autonomie énergétique et une intelligence complètes, tout comme l’autonomie d’un organisme vivant.

Le système est également fabriqué à partir d’un biomatériau respectueux de l’environnement – des nanofils protéiques récoltés à partir de bactéries. Yao et Lovley ont développé l’Air-Gen à partir du microbe Geobacter, découvert par Lovley il y a de nombreuses années, qui a ensuite été utilisé pour créer de l’électricité à partir de l’humidité de l’air et plus tard pour construire des memristors capables d’imiter l’intelligence humaine.

« Donc, tant du point de vue de la fonction que du matériel », explique Yao, « nous rendons un système électronique plus bio-similaire ou plus vivant ».

“Le travail démontre que l’on peut fabriquer un microsystème intelligent autonome”, a déclaré Albena Ivanisevic, responsable du programme de biotronique au laboratoire de recherche de l’armée du commandement du développement des capacités de combat de l’armée américaine. “L’équipe d’UMass a démontré l’utilisation de neurones artificiels dans le calcul. Il est particulièrement intéressant que les memristors de nanofils protéiques présentent une stabilité dans un environnement aqueux et se prêtent à une fonctionnalisation supplémentaire. Une fonctionnalisation supplémentaire promet non seulement d’augmenter leur stabilité, mais également d’étendre leur utilité pour les capteurs et les nouvelles modalités de communication d’importance pour l’armée.

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par Université du Massachusetts Amherst. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.