Proteïne nanodraad elektronica: zelf-gevoede, intelligente microsystemen van duurzame groene materialen

Onderzoekers hebben een elektronisch microsysteem gecreëerd dat intelligent kan reageren op informatie-invoer zonder enige externe energie-invoer, vergelijkbaar met een zelf-autonoom levend organisme. Het microsysteem is geconstrueerd van een nieuw type elektronica dat ultrasignalen kan verwerken en een nieuw apparaat incorporeert dat elektriciteit kan genereren uit de omgevingsomgeving. Beide kerncomponenten van het microsysteem zijn gemaakt van proteïne nanodraden, een "groen" elektronisch materiaal dat hernieuwbaar geproduceerd wordt uit microben zonder e-waste te produceren.

Het project vertegenwoordigt een voortgaande evolutie van recent onderzoek door het team. Eerder ontdekten ze dat elektriciteit gegenereerd kan worden uit de omgevingsomgeving/vochtigheid met een proteïne-nanodraad-gebaseerde Air Generator (Air-Gen), een apparaat dat continu elektriciteit produceert in bijna alle op aarde gevonden omgevingen. Ze ontdekten ook dat de proteïne nanodraden gebruikt kunnen worden om elektronische apparaten genaamd memristors te construeren die hersencomputatie kunnen namaken en werken met ultra lage elektrische signalen die overeenkomen met biologische signaalamplitudes.

De nieuwe microsystemen incorporeren de elektriciteit van Air-Gen om sensoren en circuits geconstrueerd van proteïne-nanodraad memristors aan te drijven. Het elektronische microsysteem haalt energie uit de omgeving om sensing en computatie te ondersteunen zonder de noodzaak van een externe energiebron (bijv. batterij). Het heeft volledige energie-zelfvoorzienendheid en intelligentie, net zoals de zelf-autonomie in een levend organisme.

Het systeem is ook gemaakt van milieuvriendelijk biomateriaal — proteïne nanodraden geoogst uit bacteriën. De Air-Gen werd ontwikkeld uit de microbe Geobacter, die vervolgens gebruikt werd om elektriciteit te creëren uit vochtigheid in de lucht en later om memristors te bouwen die in staat zijn menselijke intelligentie na te bootsen.