Kaksiulotteista silkkiä grafeenilla

Vaikka silkkiproteiinia on käytetty erikoiselektroniikassa, sen käyttö on tällä hetkellä rajoitettua, koska silkkikuidut ovat sotkuinen spagettimaisten säikeiden sotku.

Nyt Pacific Northwest National Laboratoryn tutkijoiden johtama tutkimusryhmä on selvittänyt sotkun. He raportoivat saavuttaneensa yhtenäisen kaksiulotteisen (2D) kerroksen silkkiproteiinifragmentteja eli "fibroiineja" grafeenille, hiilipohjaiselle materiaalille, joka on hyödyllinen sen erinomaisen sähkönjohtavuuden vuoksi.

"Nämä tulokset tarjoavat toistettavan menetelmän silkkiproteiinin itsekoostumiseen, mikä on välttämätöntä silkkipohjaisen elektroniikan suunnittelussa ja valmistuksessa", sanoi Chenyang Shi , tutkimuksen johtava kirjoittaja. "On tärkeää huomata, että tämä järjestelmä on myrkytön ja vesipohjainen, mikä on ratkaisevan tärkeää biologisen yhteensopivuuden kannalta."

Tämä materiaalien yhdistelmä - silkkiä grafeenille - voisi muodostaa herkän, viritettävän transistorin, jota mikroelektroniikkateollisuus haluaa paljon kaivatuille puetettaville ja implantoitaville terveysantureille.

PNNL-tiimi näkee mahdollisuuden käyttää niitä myös muistitransistoreiden tai "memristoreiden" avainkomponenttina neuroverkkolaskennassa. Neuroverkoissa käytettyjen memristorien avulla tietokoneet voivat jäljitellä ihmisaivojen toimintaa.

Kehitetyn tyyppinen materiaali soveltuu kenttävaikutus transistorikytkimeksi, joka kytkeytyy päälle tai pois päältä signaalin perusteella. Jos siihen lisää esimerkiksi vasta-aineen, silloin kun kohdeproteiini sitoutuu, transistori vaihtaa tilaansa.

Tutkijat aikovatkin käyttää tätä lähtömateriaalia ja tekniikkaa luodakseen oman keinosilkkinsä, johon on lisätty toiminnallisia proteiineja sen hyödyllisyyden ja spesifisyyden parantamiseksi.

Tämä tutkimus edustaa ensimmäistä askelta hallitussa silkkikerrostuksessa toiminnallisiin elektronisiin komponentteihin.

Tulevaisuuden tutkimuksen avainalueita ovat silkki-integroitujen piirien vakauden ja johtavuuden parantaminen sekä silkin potentiaalin tutkiminen biohajoavassa elektroniikassa vihreän kemian käytön lisäämiseksi elektroniikkateollisuudessa.

Aiheesta aiemmin:

Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille

Läpinäkyvä joustava materiaali silkistä ja nanoputkista

Älyompeleita ja älyneuloja