Science Advances: На горизонте замаячили гибкие микросхемы из шелка и графена

Тысячелетиями шелк был ценным товаром, и он продолжает удивлять. Теперь его используют в новом направлении микроэлектроники.

Белок шелка применяли и в дизайнерской электронике, но его использование ограничено. Волокна шелка похожи на спагетти и представляют собой беспорядочный клубок нитей.

Исследовательская группа во главе с учеными Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории при Министерстве энергетики США смогла решить эту проблему. В журнале Science Advances они сообщили, что им удалось создать равномерный двумерный слой фрагментов белка шелка на графене — материале с превосходной электропроводностью.

Чэньян Ши, ведущий автор исследования, говорит, что результаты работы позволяют воспроизвести метод самосборки белков шёлка. Этот метод необходим для разработки и изготовления электроники на основе шёлка.

Система нетоксична и изготовлена на водной основе, поэтому она биосовместима.

Комбинация материалов — серебро на графене — может сформировать чувствительный настраиваемый транзистор. Такие транзисторы востребованы в микроэлектронной промышленности для носимых и имплантируемых датчиков здоровья.

Команда PNNL также видит потенциал использования комбинации материалов в качестве ключевого компонента транзисторов памяти или «мемристоров» в вычислительных нейронных сетях. Мемристоры позволяют компьютерам имитировать работу человеческого мозга.

Шелковый путь

Производство шёлка из шелкопряда было секретом в Китае. Молва о шёлке распространялась по торговым маршрутам Шелкового пути в Индию, на Ближний Восток и в Европу.

В Средние века шёлк стал символом статуса и желанным товаром в Европе. Он и сегодня ассоциируется с роскошью.

Благодаря эластичности, долговечности и прочности шёлковой ткани её используют в передовых материалах.

Джеймс Де Йорео из Battelle в PNNL и профессор материаловедения и инженерии, а также химии в Университете Вашингтона рассказал, что было проведено много исследований по использованию шелка для модуляции электронных сигналов. Но поскольку белки шелка неупорядочены по своей природе, управлять ими можно лишь ограниченно.

Поэтому мы подумали: «А что, если мы сможем создать лучший интерфейс?»

Команда контролировала условия реакции и добавляла шёлковые волокна в водную систему. Это позволило создать двумерный слой белков, упакованных в параллельные β-листы.

Дальнейшие исследования показали, что тонкий шёлковый слой имеет стабильную структуру. Электронная структура такого масштаба поддерживает миниатюризацию, которая используется в биоэлектронной промышленности.

Этот материал реагирует на внешние воздействия, как транзисторный переключатель, который включается или выключается в ответ на сигнал. Если добавить в него, например, антитело, то при связывании с целевым белком он изменит своё состояние.

Исследователи хотят создать искусственный шёлк, добавляя в него функциональные белки. Это сделает материал более полезным и специфичным.

Это исследование — первый шаг к тому, чтобы наносить шёлк на электронные компоненты. В будущем планируют улучшить стабильность и проводимость таких схем, а также изучить возможность использования биоразлагаемой электроники из шёлка. Это расширит применение экологичных материалов в производстве электроники.

18.09.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность

3D-печать меняет правила игры: она дает б...

Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом

Физики научились управлять светом в кроше...

Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего
Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего

От зон стихийных бедствий до экстрем...

Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий
Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий

Ученые из Томского политехнического униве...

100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр
100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр

В Уфимском федеральном исследовательском центр...

От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP

В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —...

CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее

Передовая роботизированная система CARMA II ус...

Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+

Инженеры из MIT придумали, как сдела...

Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры

Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны...

Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов

Ученые Томского политехнического университета ...

Свет из земли: как глина превратилась в дисплей
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей

Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м...

В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии

В Национальном исследовательском ядерном униве...

Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям

Комментирует профессор Майя Вергниори, которая...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Новый рулевой КАИ Кирилл Охоткин: что ждет университет
Новый рулевой КАИ Кирилл Охоткин: что ждет университет
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
СПбГУВМ анонсировал лабораторию для развития племенного животноводства
Ученые Казанского ГАУ выявили культуры, способные снизить выбросы CO2 в атмосферу на 25-27%