Транзистор из углеродной нанотрубки обеспечит взаимодействие человека и машины

Ученые сконструировали гибридный бионаноэлектронный транзистор, что питается от молекулы АТФ, либо аденозинтрифосфата, источника энергии живых клеток. Исследователи, Александр Ной (Aleksandr Noy) и его коллеги из Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence Livermore National Lab), утверждают, что новый транзистор представляет собой первую интегральную биоэлектронную совокупность и может обеспечить сотрудничество живого организма и электроники.

«Я надеюсь, что для того чтобы рода разработки будут использованы для биоэлектронных интерфейсов, талантливых усовершенствовать коммуникацию между машинами и живыми организмами», – говорит Ной.

Питающийся энергией АТФ транзистор складывается из углеродной нанотрубки, натянутой между двумя электродами. Финиши нанотрубки покрыты изоляционным полимерным слоем, а вся совокупность целиков – липидным бислоем, подобным бислою клеточных мембран.

В то время, когда ученые подают напряжение на электроды и наливают на устройство раствор, содержащий АТФ и ионы K и натрия, появляется текущий через электроды ток. Чем больше в растворе АТФ, тем посильнее ток.

Как растолковывают ученые, устройство трудится благодаря белку в липидном бислое, что в присутствии молекул АТФ функционирует как ионный насос.

«Белок ионного насоса есть наиболее значимым элементом отечественного устройства», – растолковывает Ной. «На протяжении каждого цикла он гидролизует одну молекулу АТФ и перекачивает 3 иона натрия в одном направлении и 2 иона калия в противоположном».

В следствии происходит перенос через липидный бислой к нанотрубке одного заряда. Ионы создают электрическое поле около не покрытой изоляционным слоем части нанотрубки, увеличивая ее проводимость пропорционально силе поля. В то время, когда запас молекул АТФ иссекает, ионы начинают просачиваться через мембрану в обратном направлении, и электрический ток ослабевает.

Иначе говоря совокупность трудится при помощи преобразования механической энергии перемещения ионов, измеряемой в наномасштабе, в электричество. Так, транзистор возможно использован для электронных устройств, каковые приобретают энергию и регулируются биологическими сигналами.

К примеру, с его помощью возможно создать электронику, неизменно находящуюся в организме и не требующую батареек либо внешних источников питания, и протезы, каковые смогут быть подключены конкретно к нервной совокупности. Такие транзисторы возможно применять и при разработке сенсоров для мониторинга внутриклеточного метаболизма.

Гибридный бионаноэлектронный транзистор, имеющий локальный протеиновый канал, приобретающий энергию от АТФ. АТФ-зависимая активность мембранного ионного насоса, Na+/K±АТФаза, встроенного в покрывающую углеродную нанотрубку липидную мембрану, модулирует создаваемый ток до 40 процентов. Таковой транзистор представляет собой универсальную бионаноэлектронную платформу, в которую смогут быть встроены различные мембранные белки.

Аннотация к статье Shih-Chieh J. Huang, et al. Carbon Nanotube Transistor Controlled by a Biological Ion Pump Gate

Случайные записи:

• В твери начали выпуск плит с нанопокрытием для прокладывания временных дорог
• В татарстане планируется реализовать принципиально новый проект в сфере наноиндустрии

NANOtech. Часть 9. Углеродные нанотрубки

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Углеродные нанотрубки могут вызывать рак

  Учёные из центра изучения воспалительных процессов университета Эдинбурга (Centre for Inflammation Research, University of Edinburgh) поняли, что…

• Наноманипулятор типа рука робота хватает углеродные нанотрубки

  Нанороботы, резво манипулирующие нанотрубками, фуллеренами, выстраивая из них быстродействующие компьютеры и фабрикаторы – одно из самых заветных жажд…

• Углеродные нанотрубки пропускают электрический ток в два раза лучше, чем предполагалось

  Исследователи из университета штата Иллинойс (University of Illinois) показали большое повышение в пропускании электрического тока углеродными…

• Создан детектор нейтральных атомов из углеродной нанотрубки

  Физики из Гарвардского университета (США) выстроили детектор нейтральных атомов на базе находящейся под напряжением однослойной углеродной нанотрубки. В…