科学家们设计了世界上首个生物供电的计算机芯片

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已经分离了一个生物学过程并且使用它给一个集成电路板供电，研究人员现在正在寻找途径按比例缩小系统，并且寻找方法管理生物分解。

(图片来源于: )

融合生物的和人工机器的梦想现在有一点接近现实了。哥伦比亚大学工程专业的研究人员已经宣布他们成功的使用了一个化学能源生产的生物过程，给固态的CMOS集成电路供电。

根据Ken Shepard教授领导的研究，这是世界上首个成功的分离生物学过程，并且使用它给集成电路板供电，电路板就像我们手机和电脑里使用的那样。

研究人员通过使用人工制造的包含了天然离子泵的脂质双层膜，它通过生物学世界的“能量电流分子”供电，ATP（三磷酸腺苷）。ATP是一种辅酶，它在活得细胞之间传递化学能量。它是一个处理例如光合作用和呼吸作用的最终产品，并且它给例如细胞分裂和肌肉收缩这样的机械活动提供能量。

科学家们将脂质膜连接到一个传统的互补型金属氧化物半导体（CMOS）集成电路上，并且离子泵驱动电路。

“离子泵基本上和晶体三极管十分相似，”Shepard告诉Gizmag。“我们使用的那个和用来保持神经元静态电位的那个是同一种泵。这个泵产生一种穿过人工脂质膜的实际电位。我们把它和IC封装，并且使用由于这些注入的离子穿过那层膜的能量，来给集成电路供电。”

插图描绘了附属于CMOS集成电路的生物电池，包含了在孔隙之间的钠钾泵的膜。

(图片来源于: Trevor Finney 和 Jared Roseman/哥伦比亚大学工程专业)

使用一个分离和人工制造的生物学组件，是一种不同的方法联系整个生物系统和芯片，这个在过去已经有了很多成功的实现。

“我们不再需要整个细胞了[现在]，”Shepard说道。“我们只是抓住我们想要的那些细胞组件。为了这个项目，我们分离了ATP酶，因为他们是让我们可以从ATP分解能量的蛋白质。”

Shepard说团队正在为在电子领域扩展可能的前景而感到兴奋。

“随着技术的扩展，我们必须更加的创新和扩展我们定义一个电子设备的方式，以及我们创建电子设备的材料系统，”他说道。“我们如何扩大呢？这正是这项工作的意义所在。”

关键的挑战现在是尝试使系统的规模下降，并且寻找管理生物分解的方法。

挑战放在一边，这个连接生物学和电子处理的潜力，肯定点燃了想象。

“100名英特尔的设计师不能设计一个系统可以告诉我们房间里面有没有臭鼬，并且世界上最好的生物合成学家也不能建立一个电台。”Shepard巧妙的说道。“但是如果我们可以使用一段我们想要的生物学过程，并且在固态电子里面使用，我们将得到不单独存在于芯片里面的高级功能的能力。”

研究最近发表在自然通讯杂志上。

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文章 gizmag.com，

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编译： IntelligentThings

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