В статье, опубликованной на этой неделе в AIP Advances от AIP Publishing, исследовательская группа использовала взаимодействие между светом и материей для исследования свойств материала на молекулярном уровне с помощью рамановской спектроскопии, методики, которая до сих пор в основном применялась к материалам. наука. Благодаря соединению рамановского спектрометра с микроскопом спектроскопия становится полезным инструментом для исследования микрообъектов, таких как клетки и ткани. Рамановская спектроскопия дает явные преимущества для этого типа исследований: молекулярный состав и модификация субклеточных компартментов могут быть получены в условиях без метки с помощью неинвазивных методов и в физиологических условиях, что позволяет исследовать большое количество разнообразных биологических процессов. как in vitro, так и in vivo.
После того, как была проанализирована биосовместимость субстрата и изучена функциональность прилипших клеток, следующая часть этой головоломки связана с электронным компонентом. В этом случае использовался мемристор.«Его название раскрывает его особенность (MEMory ResISTOR), у него есть своего рода« память »: в зависимости от величины напряжения, которое было приложено к нему в прошлом, он может изменять свое сопротивление из-за изменения его микроскопические физические свойства ", — сказала Сильвия Капони, физик Итальянского национального исследовательского совета в Риме. Комбинируя мемристоры, можно создавать пути в электрических цепях, которые работают аналогично естественным синапсам, которые развивают переменный вес в своих соединениях для воспроизведения адаптивного / обучающего механизма.
Слои органических полимеров, таких как полианилин (PANI) и полупроводниковый полимер, также обладают мемристическими свойствами, что позволяет им напрямую работать с биологическими материалами в гибридной биоэлектронной системе.«Мы применили анализ к гибридному устройству, основанному на биологии, но в перспективе эта работа обеспечивает доказательство концепции комплексного исследования, способного анализировать состояние живых клеток в большом количестве приложений, объединяющих нанонауки, нейронауки и биоэлектронику. , — сказал Капони.
Естественной долгосрочной целью этой работы было бы как можно более беспроблемное взаимодействие машин и нервных систем.Многопрофильная команда готова использовать это доказательство принципа, чтобы реализовать потенциал мемристорных сетей.
«Убедившись в биосовместимости материалов, на которых растут нейроны, — сказал Капони, — мы хотим определить материалы и процедуры их функционализации, чтобы найти наилучшую конфигурацию интерфейса нейрон-мемристор для создания полностью работающей гибридной биомембристической системы. "Работа поддержана PAT (Автономная провинция Тренто, ИТАЛИЯ) «Крупные проекты 2012» Проект «Маделена».
