作者:Marco Rolandi 来源:《自然—通讯》 发布时间:2011-9-26 13:34:02
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科学家制造出可传输质子流的晶体管
 
人类的各种用电器,从电灯泡到iPod都是通过电子来传输信息,而人体和其他生物自身却是用离子和质子来传输信号并执行任务。据美国物理学家组织网9月20日报道,华盛顿大学材料科学家制造出一种能传输质子流的新式晶体管,有望开发出和生物体直接沟通联系的设备。该研究发表在近期在线杂志《自然—通讯》上。
 
在体内,质子处于“开”或“关”两种状态,其在生物能量转移中至关重要,可通过细胞膜中的离子开关通道,把物质吸进或推出细胞;动物和人则用离子传输大脑和肌肉信号来保持灵活运动。那些能与人体生理过程相连的设备,可用来开发生物传感器或义肢。但通常,这些设备都是用带负电荷的电子来通讯,而非质子或离子。
 
如何让一台机器和一个生命系统兼容,这二者间的接口是最大的挑战。“怎样才能把电子信号转化为离子信号,或反过来?”论文领导作者、华盛顿大学材料科学与工程副教授马科·罗兰蒂说,“我们发现了一种生物兼容材料,非常适于传导质子,很有可能成为连接生命系统的接口。”
 
这种材料是一种改良的壳聚糖(chitosan),最初从鱿鱼骨中提取,也能从食物加工厂丢弃的蟹壳和鱿鱼骨中回收利用。研究人员发现,它在传输质子方面效果显著,能吸水而形成许多氢键,由此质子能从一个氢键跳到另一个。他们还用电荷传输计算机模型进行了验证,与实验结果能够很好地吻合。
 
研究人员制作的样品设备仿照了一种场效应晶体管,宽约5微米,是人类发丝的1/20,包括一个栅极(gate)、一个漏极(drain)和一个源终端(source terminal),但它传输的却是质子流脉冲。“在我们的设备中,生物激发分子能移动质子,质子流可以被打开或关闭。这种方式完全能比拟任何其他的场效应晶体管中的电子流。”罗兰蒂说。
 
关于这种晶体管的应用,罗兰蒂说,在下个10年左右很可能出现实验室用的细胞直接传感器。目前的质子流样品设备有一个硅基,不能用在人体中。但从长远来看,可能会有能直接植入生物体内的兼容设备,监控甚至控制特定的生物过程。(来源:科技日报 常丽君)
 
  
 
 
 
 
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