人類(lèi)的各種用電器,，從電燈泡到iPod都是通過(guò)電子來(lái)傳輸信息，而人體和其他生物自身卻是用離子和質(zhì)子來(lái)傳輸信號(hào)并執(zhí)行任務(wù),。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,，華盛頓大學(xué)材料科學(xué)家制造出一種能傳輸質(zhì)子流的新式晶體管，有望開(kāi)發(fā)出和生物體直接溝通聯(lián)系的設(shè)備,。該研究發(fā)表在本周的在線(xiàn)雜志《自然·通信》上,。
    　　在體內(nèi)，質(zhì)子處于“開(kāi)”或“關(guān)”兩種狀態(tài),，其在生物能量轉(zhuǎn)移中至關(guān)重要,，可通過(guò)細(xì)胞膜中的離子開(kāi)關(guān)通道，把物質(zhì)吸進(jìn)或推出細(xì)胞;動(dòng)物和人則用離子傳輸大腦和肌肉信號(hào)來(lái)保持靈活運(yùn)動(dòng),。那些能與人體生理過(guò)程相連的設(shè)備,，可用來(lái)開(kāi)發(fā)生物傳感器或義肢。但通常,，這些設(shè)備都是用帶負(fù)電荷的電子來(lái)通訊,，而非質(zhì)子或離子。
    　　如何讓一臺(tái)機(jī)器和一個(gè)生命系統(tǒng)兼容,，這二者間的接口是最大的挑戰(zhàn)。“怎樣才能把電子信號(hào)轉(zhuǎn)化為離子信號(hào),，或反過(guò)來(lái)?”論文領(lǐng)導(dǎo)作者,、華盛頓大學(xué)材料科學(xué)與工程副教授馬科·羅蘭蒂說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)了一種生物兼容材料,，非常適于傳導(dǎo)質(zhì)子,，很有可能成為連接生命系統(tǒng)的接口。”
    　　這種材料是一種改良的殼聚糖(chitosan),，最初從魷魚(yú)骨中提取,，也能從食物加工廠(chǎng)丟棄的蟹殼和魷魚(yú)骨中回收利用。研究人員發(fā)現(xiàn),，它在傳輸質(zhì)子方面效果顯著,，能吸水而形成許多氫鍵，由此質(zhì)子能從一個(gè)氫鍵跳到另一個(gè),。他們還用電荷傳輸計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠很好地吻合。
    　　研究人員制作的樣品設(shè)備仿照了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,，寬約5微米,，是人類(lèi)發(fā)絲的1/20，包括一個(gè)柵極(gate),、一個(gè)漏極(drain)和一個(gè)源終端(source terminal),，但它傳輸?shù)膮s是質(zhì)子流脈沖,。“在我們的設(shè)備中，生物激發(fā)分子能移動(dòng)質(zhì)子,，質(zhì)子流可以被打開(kāi)或關(guān)閉,。這種方式完全能比擬任何其他的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的電子流。”羅蘭蒂說(shuō),。
    　　關(guān)于這種晶體管的應(yīng)用,，羅蘭蒂說(shuō)，在下個(gè)10年左右很可能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用的細(xì)胞直接傳感器,。目前的質(zhì)子流樣品設(shè)備有一個(gè)硅基,，不能用在人體中。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,，可能會(huì)有能直接植入生物體內(nèi)的兼容設(shè)備,，監(jiān)控甚至控制特定的生物過(guò)程。