Мечта слияния биологических и техногенных машин стала чуть более реальной с объявлением о том что Колумбийские инженерные исследователи успешно использовали химический энергопроизводящий биологический процесс питания твердотельного CMOS.
По данным, исследования ведет профессор Кен Шепард, это первая в мире удачная попытка изолировать биологический процесс и использовать его для питания интегральной схемы, так же и как те, что мы используем в телефонах и компьютерах.
Ученые разработали систему с помощью искусственно созданной липидной бислоистой мембраны, содержащей природные ионные насосы, которые работают от «энергетической Валюты молекулы» — АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). АТФ является коферментом, который передает химическую энергию между живыми клетками. Он является конечным продуктом процессов: фотосинтеза и клеточного дыхания, и она имеет полномочия в механической работе живых систем — делении клеток и сокращении мышц.
Ученые, связывают с липидной Мембраной обычную твердотельную комплементарную структуру металл-оксид-полупроводника (КМОП) интегральных схем и ионные насосы с цепью питания.
«Ионные насосы, в основном, похожи на транзисторы» — рассказывает о своем исследовании Шепард: «Тот, который мы использовали — это тоже своего рода насос, который используется для поддержания потенциала покоя в нейронах. Насос создает реальный потенциал через искусственную липидную мембрану. Мы использовали энергию пропущенную через мембраны и благодаря поступающим ионам использовали получившийся ток для питания интегральной схемы.»
Используя изолированный и искусственно созданный биологический компонент, можно обнаружить другой подход к взаимодействию всей живой системы с чипами, что и было сделано в прошлом, хоть и с переменным успехом.
«Мы не нуждаемся в цельных клетках [теперь],» — Шепард говорит: «Мы просто берем компонент клетки и она делает ту работу, что мы от нее просим. Для этого проекта нами были выделены Атфазы, потому что это были белки, которые позволили нам извлечь энергию из АТФ.»
Шепард говорит, что команда взволнована перспективой расширить диапазон возможностей в электронике.
«В технологиях масштабирования мы должны быть немного более творческими и экспансивными в пути определения электронного устройства и материальной системы, что мы используем для создания электронных устройств», — говорит он: «Как мы можем расширить палитру? Это суть того, что данная работа не о чем.»
Основные проблемы сейчас будут решаться путем попыток масштабирования системы в более мелкие формы. Также, одной из проблем технологии является бесконтрольный распад биологических веществ в цепи. Однако, проблемы в сторону, возможность объединения биологического и электронного процесса как минимум увлекательна.
«Можно провести аналогию, где Intel дизайнеры не смогли разработать систему, которая могла бы сказать, есть Скунс в номере или нет, и лучшие специалисты по синтетической биологии в мире не смогут построить радио,» — язвительно замечает Шепард: «Но если мы можем просто использовать кусок биологического процесса в наших целях и использовать его функции в твердотельной электронике, мы получим усиление функциональной палитры, возможности которых не существует с типичными чипами в покое.»
