Genombrott för jonmotorvägar: snabbare laddning och avancerad biosensorik för framtidens tekniksystem

StockholmForskare vid Washington State University och Lawrence Berkeley National Laboratory har gjort ett stort framsteg inom nanovetenskap. De har satt nya rekord för hur snabbt joner kan röra sig i blandade organiska jon-elektronledare. Denna upptäckt kan leda till bättre teknologi, såsom förbättrad batterilivslängd, avancerade biosensorer och nya system som efterliknar mänskliga hjärnfunktioner. De uppnådde detta genom att skapa en speciell nano-kanal som kan transportera joner mer än tio gånger snabbare än tidigare material.

Upptäckten bygger på en viktig metod: att använda molekyler som leder joner längs en specifik väg. Forskarna använde molekyler som dras till vatten för att hjälpa joner upplösta i vatten att röra sig snabbt genom systemet. När de använde molekyler som stöter bort vatten saktade jonerna ner, vilket visar hur de enkelt kan växla mellan snabb och långsam jonrörelse genom att justera molekylerna. Denna förmåga leder till flera fördelar, inklusive:

• Snabbare laddning av batterier genom att förbättra jonflödet.
• Förbättrad känslighet och precision i biosensorer.
• Högre energieffektivitet i mjukrobotik.
• Framskriden neuromorfisk databehandling genom att efterlikna biologiska neuronfunktioner.

Denna teknologi är inte bara snabb, den ger oss också kontroll över jonrörelser. Den möjliggör system som kan anpassa sig till förändringar i sin omgivning. Forskarna har till exempel utvecklat en liten sensor som snabbt upptäcker kemiska reaktioner. Detta kan hjälpa till att identifiera föroreningar eller biologiska händelser, som när neuroner avfyras i hjärnan. Snabb detektion är avgörande för system som behöver övervaka förändringar i realtid inom områden som miljövetenskap och sjukvård.

Läs också:

Idag · 02:18

Avslöjar hjärnans hemligheter: öppna modeller för neurovetenskap ger nya insikter och möjligheter

Detta genombrott är bara början. Att kombinera biologiska jon-signalmetoder med elektroniska system kan förändra hur enheter interagerar med omvärlden. När forskare lär sig mer om hur joner rör sig i dessa material, kan vi förvänta oss fler användningsområden. Framtida forskning kan komma att fokusera på nya områden som cellulär teknik och skräddarsydd medicin.

Detta arbete kopplar samman elektronisk och biologisk kommunikation, vilket utgör en utmaning för forskare. Genom att utforma ledare som effektivt hanterar både joner och elektroner kan vi förbättra befintliga teknologier och skapa nya. När dessa teknologier utvecklas, kan vi förvänta oss snabbare och effektivare samarbete mellan datorer och biologiska system, vilket förbättrar prestationerna inom olika tillämpningar.