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讓機(jī)械與生命體“連通” 新技術(shù)或?qū)樯镅芯繋?lái)改變

2023-12-04 15:48:19來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：機(jī)械閱讀量：1596

導(dǎo)讀：隨著科技產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人類對(duì)于生物的認(rèn)知以及對(duì)于設(shè)備的需求也在不斷的提升，如何將機(jī)械設(shè)備與生命活動(dòng)聯(lián)系的更緊密似乎成為了問(wèn)題所在。

　　地球是孕育生命的搖籃，與此同時(shí)，動(dòng)物、植物的存在，也賦予了地球“活力”與色彩。人類作為地球生物圈中的一環(huán)，渺小卻又特殊。與其他生物相比，并不突出的身體素質(zhì)與突出的智力，讓我們?cè)谘莼倪^(guò)程中越來(lái)越擅長(zhǎng)運(yùn)用工具、開(kāi)發(fā)工具，于是越來(lái)越多的儀器設(shè)備、電子產(chǎn)品出現(xiàn)在我們的生活中，我們的生活也越來(lái)越美好。

　　但與此同時(shí)，隨著科技產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人類對(duì)于生物的認(rèn)知以及對(duì)于設(shè)備的需求也在不斷的提升，如何將機(jī)械設(shè)備與生命活動(dòng)聯(lián)系的更緊密似乎成為了問(wèn)題所在。

　　這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)起來(lái)似乎有點(diǎn)荒誕，甚至還帶點(diǎn)“賽博朋克”的感覺(jué)，但是卻是一個(gè)很嚴(yán)肅的科學(xué)設(shè)想。在生物學(xué)的發(fā)展中，人們逐漸了解到了，生物體是依靠離子傳遞電信號(hào)來(lái)完成生命活動(dòng)的。在這個(gè)過(guò)程中，各種離子就像一顆顆小球，在受到電信號(hào)等的刺激時(shí)，有序向目的地前進(jìn)。而人工電子電路，其實(shí)也是一種類似的原理，只不過(guò)媒介是電子。因此理論上來(lái)講，只要能夠?qū)崿F(xiàn)電子與離子信息間的轉(zhuǎn)化，人類或者說(shuō)生物也可以直接向元器件傳遞信號(hào)——簡(jiǎn)單的說(shuō)就是可以通過(guò)大腦直接控制電子產(chǎn)品。

　　而這也就促使了近年來(lái)，能夠?qū)㈦x子和電子的電荷轉(zhuǎn)移與信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)合的離電器件引起廣泛關(guān)注。這種離電器件成為了聯(lián)系生物和非生物系統(tǒng)之間的紐帶。

　　不過(guò)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展有一個(gè)根本難題——生物系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于生物系統(tǒng)非常復(fù)雜，而離電器件只能傳遞單一信息，很難關(guān)聯(lián)到復(fù)雜的生物系統(tǒng)上。不過(guò)就在最近，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所似乎找到了突破口。研究所研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種能夠用于多種離子信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)碾p相凝膠離電器件。

　　根據(jù)研究人員介紹，“在電場(chǎng)的作用下，離子部分去水合和再水合的過(guò)程將交替而連續(xù)地進(jìn)行。由于不對(duì)稱化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間尺寸的影響，異質(zhì)界面將扮演多重‘門’的作用，迫使離子‘小球’脫掉由水分子組成的‘外套’，而它們脫掉‘外套’的難易程度是不一樣的，這將使不同離子信號(hào)的傳輸產(chǎn)生數(shù)量級(jí)的區(qū)別”。這一新器件的優(yōu)勢(shì)便是通過(guò)不同電壓刺激對(duì)離子傳輸能壘進(jìn)行排序和控制，從而實(shí)現(xiàn)了多元離子的分級(jí)傳輸?shù)哪康摹?br />

　　目前，該結(jié)果已經(jīng)發(fā)布在《科學(xué)》上，有望成為聯(lián)系生命體與機(jī)器的契機(jī)，為神經(jīng)擬態(tài)信號(hào)傳輸及生物—非生物系統(tǒng)的多元復(fù)雜信號(hào)通訊等研究提供新的研究方向。

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