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Transistor protonici, uomo e macchina più vicini

I transistor protonici potrebbero essere solo la base per un'interfaccia naturale tra uomo e macchina. Sono in grado di generare e d'inviare impulsi di corrente protonica e potrebbero essere un punto di svolta per lo sviluppo di protesi sempre più evolute.

Transistor che usano protoni al posto degli elettroni, capaci di comunicare con le cose viventi. Sono stati creati dall'Università di Washington e promettono di cambiare l'interazione con i dispositivi che ci circondano. Da tempo l'uomo cerca di creare protesi che possano funzionare come una vera parte del corpo, soprattutto per restituire capacità a persone menomate.

Tuttavia questi dispositivi di solito comunicano usando elettroni, che sono particelle caricate negativamente, piuttosto che protoni, che sono particelle dotate di carica elettrica positiva che può esistere libera o legata in un nucleo (come quello dell'idrogeno), o ioni, che sono atomi con carica positiva o negativa.

"Quindi c'è sempre questo problema dell'interfaccia. Come fa un segnale elettronico a tradursi in un segnale ionico o viceversa?", spiega il ricercatore Marco Rolandi. "Abbiamo trovato un biomateriale che è molto valido per condurre protoni e offre il potenziale per interfacciarsi con sistemi viventi".

A sinistra una foto a colori del dispositivo con elementi sovrapposti, a destra un'immagine ingrandita delle fibre del chitosano. La barra bianca è in scala 200 nanometri.

Nel corpo i protoni giocano un ruolo chiave nel trasferimento dell'energia biologica, agendo come attivatori d'interruttori. Gli ioni aprono e chiudono canali nella membrana di una cellula per far sì che qualcosa possa entrarvi o uscirvi.

Gli ioni ci permettono di flettere i muscoli e trasmettere impulsi cerebrali. Un dispositivo compatibile con un sistema vivente potrebbe monitorare questi processi e un giorno magari generare correnti protoniche per controllare direttamente alcune funzioni.

Il primissimo passo di un lungo cammino è certamente il transistor realizzato dai ricercatori, in grado d'inviare impulsi di corrente protonica. Il prototipo realizzato è un transistor a effetto di campo, dotato di una struttura standard con gate, drain e source, con una dimensione di 5 micron.

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"Nel nostro dispositivo le grandi molecole ispirate dal mondo della natura possono spostare protoni e una corrente protonica può essere attivata o spenta, in un modo analogo a quello di una corrente elettronica in qualsiasi altro transistor a effetto di campo", ha dichiarato Rolandi.

Il dispositivo usa una forma modificata di chitosano estratto originariamente dalla "penna del calamaro" (gladio). Il materiale è compatibile con gli esseri viventi, si può produrre facilmente, e può essere riciclato da gusci di granchio e dalle "penne del calamaro" scartati dall'industria alimentare.

I ricercatori Chao Zhong e Yingxin Deng hanno scoperto che questa forma di chitosano funziona molto bene per il movimento dei protoni. Il chitosano assorbe l'acqua e forma molti legami di idrogeno; i protoni sono quindi in grado di saltare da un legame di idrogeno a quello successivo.

Con lui avremo tutti i transistor protonici che vogliamo, grazie Capitan Findus!

Secondo Rolandi entro un decennio avremo la prima applicazione pratica dei transistor protonici, a partire dal rilevamento diretto di cellule in laboratorio. Il prototipo attuale ha una base di silicio e non può essere usato in un corpo umano. Sul lungo periodo, tuttavia, potrebbe essere impiantata nelle cose viventi una versione biocompatibile per monitorare, o persino controllare, alcuni processi biologici.

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