中評社北京12月3日電／據科技日報報導，記者11月28日從中國科學院理化技術研究所獲悉，來自該所等單位的研究人員開發了一種具有級聯異質界面的雙相凝膠離電器件，用於多種離子信號的轉換和傳輸，該器件有望實現生命體與機器的連通。相關研究論文發表於《科學》。
一直以來，地球上的生物體主要靠離子傳遞電信號，各種離子就像一顆顆小球，在受到電信號等的刺激時，有序向目的地前進。而人工電子電路則主要依靠電子進行信號傳輸。
近年來，能夠將離子和電子的電荷轉移與信號轉換結合的離電器件引起廣泛關注。這些器件在生物和非生物系統之間發揮著紐帶作用，在神經電極、神經假體、智能可植入設備等領域有著廣闊的應用前景。
“然而，現有的離電器件普遍存在一個局限，即它們僅具有單一電子或離子信息載體，難以容納更多生物相容信息。如何實現多種生物離子信號的有效可控傳輸，關聯複雜生物系統，一直是個難題。”論文通訊作者、中國科學院理化所研究員聞利平說。
受神經界面門控結構的啟發，在中國科學院理化所江雷院士的指導下，聞利平和中國科學院大學副教授趙紫光聯合清華大學教授徐志平以及首都醫科大學教授劉慧榮，構建了具有離子富集相和連續低電導相的雙相凝膠離電器件。
“在電場的作用下，離子部分去水合和再水合的過程將交替而連續地進行。由於不對稱化學結構和空間尺寸的影響，異質界面將扮演多重‘門’的作用，迫使離子‘小球’脫掉由水分子組成的‘外套’，而它們脫掉‘外套’的難易程度是不一樣的，這將使不同離子信號的傳輸產生數量級的區別。”趙紫光說，因此在不同電壓刺激下，該器件可對離子傳輸能壘進行排序和控制，讓“小球有序奔跑”，實現多元離子的分級傳輸。
聞利平表示，這項研究成果有望在神經擬態信號傳輸方面發揮重要作用，為實現生物—非生物系統的多元複雜信號通訊提供新的思路和方法。 |
