برای بررسی دقیق فعالیت‌های سلولی؛

تراشه‌های ترانزیستوری با کمک نانوذرات طلا ساخته می‌شوند

محققان یک قدم به توسعه نوع جدیدی از تراشه‌های ترانزیستوری نزدیک شده‌اند که از واکنش‌های زیستی موجودات زنده برای هدایت جریان در دستگاه استفاده می‌کند.

کد خبر: ۹۷۳۷۳۵

شنبه - ۰۸ آبان ۱۴۰۰ / October 30, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه نبراسکا -لینکلن یک قدم به توسعه نوع جدیدی از تراشه‌های ترانزیستوری نزدیک شده‌اند که از واکنش‌های زیستی موجودات زنده برای هدایت جریان در دستگاه استفاده می‌کند و فعالیت سلولی را در سطح بی‌سابقه‌ای از حساسیت بررسی می‌کند.

این تراشه “زنده” ممکن است تشخیص سریع‌تر و ساده‌تر گندیدگی را امکان پذیر سازد، درک دانشمندان را از مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها را افزایش دهد و تلاش‌ها را برای توسعه دستگاه‌هایی مشابه سیستم عصبی مغز انسان، تقویت کند.

راوی ساراف در مقاله‌ای که اخیراً در ACS Applied Nano Materials منتشر شده است، جزئیاتی درباره دستاورد تیم خود از شبکه‌های کوچک خودآرا از ذرات طلا را توضیح می‌دهد. هر شبکه حدود ۲۵ میکرومتر، تقریباً یک چهارم قطر موی انسان را در بر می‌گیرد. هنگامی‌که متصل هستند، این شبکه‌ها به‌عنوان یک مجرای جریان عمل می‌کنند که می‌تواند برای ایجاد یک ترانزیستور تنظیم شود.

پیچیدگی ساختاری شبکه‌ها باعث می‌شود ترانزیستور حدود ۱۰۰۰ برابر بیشتر از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های فلزی امروزی به محرک‌های خارجی پاسخگو باشد.

این مطالعه برای اولین‌بار است که از یک ساختار گردنبندی از جنس طلا در ترانزیستور استفاده می‌کند و این رویکرد به تیم ساراف امکان می‌دهد تا بر چالش‌های قدیمی در طراحی این نوع دستگاه‌ها غلبه کنند. تا به امروز دانشمندان از چیزی که به عنوان اثر مسدود‌کنندگی کولمب نامیده می‌شود، استفاده کرده اند. مسدود‌کنندگی کولمب روشی است که در آن کنترل جریان با شارژ نانوذرات توسط یک الکترون انجام می‌شود. برای توسعه ترانزیستور‌های فلزی کوچک و بسیار حساس با نیاز‌های کم قدرت محققان از مسدود‌کنندگی کولمب استفاده می‌کنند. اما این فرآیند فقط در دمای بسیار پایین حدود ۳۲۵ درجه فارنهایت کار می‌کند که کاربرد آن را محدود می‌کند.

این مورفولوژی گردنبند مانند با داشتن یک شبکه پیچیده حاوی کانال‌هایی که جریان از طریق آن‌ها عبور می‌کند، این مشکل را حل می‌کند.

نوآوری ساراف یک روش موثرتر برای کنترل جریان ترافیک را امکان پذیر می‌کند. آن‌ها می‌گویند: «این مسیر از قبل وجود داشته، اما آنچه ما انجام می‌دهیم تنظیم جریان ترافیک است. با این کار می‌توانید دستگاهی را با ویژگی‌های حمل و نقل مشابه یک ترانزیستور فلزی برودتی بسازید، با این تفاوت که این کار در دمای اتاق عمل انجام می‌شود.»

ساراف می‌گوید که معماری شبکه‌ها را می‌توان برای ایجاد ویژگی‌های دیگر مانند الکترولومینسانس یا مغناطیس از طریق فرآیندی به نام نانوخمیرسازی، طراحی کرد. این امر به این گردنبند‌ها حافظه می‌بخشد و آن‌ها را قادر می‌سازد تا در دستگاه‌های پیچیده عصبی نقش داشته باشند. این ابزار‌ها از مغز تقلید می‌کنند و توانایی‌های هوش مصنوعی را تقویت می‌کنند.

ساراف می‌گوید: «وقتی چیزی به یک سلول زنده می‌دهید، مانند دارو، ماده مغذی یا آنتی‌بیوتیک که باعث فعالیت بیوشیمیایی می‌شود و این واکنش‌ها پتانسیل سطحی سلول را تغییر می‌دهد. این همان تأثیر اعمال ولتاژ خارجی برای عبور جریان را دارد.»