Selbsterhaltende, intelligente elektronische Mikrosysteme aus „grünem“ Material

Forscher haben ein elektronisches Mikrosystem geschaffen, das intelligent auf Informationseingaben ohne externe Energiezufuhr reagieren kann, ähnlich wie ein selbstautonomer lebender Organismus. Das Mikrosystem besteht aus einer neuartigen Elektronik, die ultraniedrige elektronische Signale verarbeiten kann, und enthält ein neuartiges Gerät, das Elektrizität aus der Umgebung erzeugen kann. Beide Schlüsselkomponenten des Mikrosystems bestehen aus Protein-Nanodrähten, einem „grünen“ elektronischen Material, das auf erneuerbare Weise aus Mikroben hergestellt wird, ohne Elektroschrott zu produzieren.

Das Projekt stellt eine Weiterentwicklung der jüngsten Forschung des Teams dar. Zuvor entdeckten sie, dass Strom aus der Umgebung/Luftfeuchtigkeit mit einem auf Protein-Nanodrähten basierenden Luftgenerator (Air-Gen) erzeugt werden kann, einem Gerät, das in fast allen Umgebungen auf der Erde kontinuierlich Strom erzeugt. Sie entdeckten auch, dass die Protein-Nanodrähte verwendet werden können, um elektronische Geräte, sogenannte Memristoren, zu konstruieren, die die Berechnung des Gehirns nachahmen und mit ultraniedrigen elektrischen Signalen arbeiten können, die den biologischen Signalamplituden entsprechen.

Die neuen Mikrosysteme integrieren die Elektrizität von Air-Gen, um Sensoren und Schaltkreise anzutreiben, die aus Protein-Nanodraht-Memristoren aufgebaut sind. Das elektronische Mikrosystem erhält Energie aus der Umgebung, um die Erfassung und Berechnung ohne die Notwendigkeit einer externen Energiequelle (z. B. Batterie) zu unterstützen. Es hat volle Energie, Selbsterhaltung und Intelligenz, genau wie die Selbstautonomie in einem lebenden Organismus.

Das System besteht außerdem aus umweltfreundlichem Biomaterial – aus Bakterien gewonnene Protein-Nanodrähte. Das Air-Gen wurde aus der Mikrobe Geobacter entwickelt, die dann verwendet wurde, um Elektrizität aus Feuchtigkeit in der Luft zu erzeugen und später Memristoren zu bauen, die in der Lage sind, menschliche Intelligenz nachzuahmen.