Учёные разрабатывают первый в мире чип, работающий на энергии биологического происхождения
Мечта о слиянии биологических систем и техногенного оборудования теперь стала немного ближе к реальности – судя по достижениям американских исследователей, которые смогли успешно использовать полученную в результате биологического процесса химическую энергию для обеспечения работы компьютерного чипа.
Согласно проведённому под руководством профессора Кена Шепарда исследованию, это первая в мире успешная попытка взять под контроль биологический процесс и использовать его для энергоснабжения интегральных микросхем, которые используются в телефонах и компьютерах.
Исследователи разработали систему, используя искусственно созданные липидные двухслойные мембраны, содержащие природные ионные насосы, которые приводятся в действие молекулами-носителями энергии биологического мира — АТФ (аденозинтрифосфаты). АТФ является коэнзимом, который передает химическую энергию между живыми клетками. Это конечный продукт таких процессов, как фотосинтез и клеточное дыхание, и он даёт энергию для выполнения живыми системами механической работы, например, деления клеток или мышечных сокращений.
Учёные подключили липидную мембрану к чипу на основе комплементарного металло-оксидного полупроводника (КМОП), а ионные насосы питали микросхему.
«Ионные насосы в основном действуют как транзисторы», — говорит Шепард.
Использование изолированного и искусственно созданного биологического компонента является новым подходом к взаимодействия живых систем с чипами.
«Нам не нужна вся клетка, — говорит Шепард. — Мы просто используем компоненты клетки, которые делают то, что мы хотим. Для этого мы выделили АТФазы, потому что эти белки позволяли нам извлекать энергию из АТФ».
Основной задачей учёных на данном этапе является попытаться глубже масштабировать систему и искать пути для управления биологическим распадом.