Дослідники Оксфордського університету розробили новий клас іонотронних пристроїв — “дроплетроніку”, засновану на використанні біосумісних мікрокрапель гідрогелю для передачі іонних сигналів, що відкриває нові можливості в біоінженерії, медицині та нейроморфних обчисленнях.
Традиційні іонотронні пристрої, які передають інформацію за допомогою іонів (натрію, калію, кальцію), замість електронів, зазвичай інтегруються у тверді каркаси, що обмежує їх застосування у м’яких тканинах. Нові дроплетронні пристрої, виготовлені з нанолітрових крапель гідрогелю, позбавлені цього недоліку: гідрогель функціонує як іонний аналог електронних напівпровідників, дозволяючи контролювати рух іонів. Їх створення базується на використанні поверхнево-активних речовин, які з’єднують краплі після активації світлом.
У дослідженні, опублікованому в журналі Science, команда Оксфорда продемонструвала, що дроплетронні пристрої можуть виконувати функції діодів, транзисторів, логічних вентилів і навіть пристроїв пам’яті. Порівняно з попередніми м’якими іонотронними технологіями, нові пристрої забезпечують вищу ефективність, швидший час відгуку та кращу інтеграцію з біологічними тканинами.
Дослідники також відзначають, що дроплетроніка відкриває можливості для нових біомедичних застосувань. Наприклад, пристрої можуть взаємодіяти з живими клітинами, «розмовляючи» тією ж іонною мовою, що й біологічні системи. У цьому дослідженні пристрої успішно записували електричні сигнали від людських серцевих клітин, демонструючи здатність діагностувати аномалії функціонування клітин. Це може стати основою для створення біосенсорів, здатних розпізнавати патології органів і розумно доставляти ліки до уражених зон.
Крім медичних додатків, дроплетронні пристрої мають потенціал для використання у нейроморфних обчисленнях — системах, які імітують функції нейронів для обробки інформації. Наприклад, дроплетронні схеми можуть використовувати іони для створення енергоефективних логічних систем із довгостроковим зберіганням пам’яті.
Професор Хейган Бейлі, керівник дослідницької групи, підкреслив, що новий міждисциплінарний підхід до створення краплеелектронних пристроїв має не лише фундаментальне значення, але й практичний потенціал. Завдяки біосумісності дроплетроніка може стати основою для створення передових медичних технологій, біосенсорів та нейроморфних систем, що дозволить вирішувати складні задачі у клінічній медицині, біоінженерії та комп’ютерній науці.
