С развитием современных технологий человеко-машинные интерфейсы постоянно совершенствуются, но до сих пор не найдено возможности полноценно объединить электронику с телами живых организмов. И проблема заключается в самой природе слова "электроника". Для переноса информации в электронных устройствах используется движение электронов, а в живых организмах, в большинстве случаев, - движение протонов или положительно заряженных ионов. Теперь же, благодаря разработке органического транзистора, способного управлять потоком протонов, могут открыться возможности реализации нового метода коммуникаций между машинами и биологическими системами.

Передача потока протонов используется во многих биологических процессах, таких как митохондриальное дыхание, многие электрические сигналы, проходящие в недрах живых организмов, модулируются с помощью потоков протонов и положительных ионов. Таким образом, компьютер или другое электронное устройство, способное реализовать такие типы передачи информации, может быть использовано для управления биологическими и биохимическими процессами. В будущем такое может использоваться для создания протезов, полностью интегрированных в человеческий организм или для построения сложных искусственных живых биологических систем.

Ранее уже были созданы различные устройства, которые предназначаются для таких же целей. Это синаптические транзисторы, мягкие и биологически совместимые мемристоры, наноразмерные устройства, использующие белки, проводящие потоки протонов. Но массовое производство подобных устройств невероятно сложно и дорогостояще.



Первым шагом к созданию протонной "электроники" стало создание полевого протонного транзистора (field-effect transistor, FET). Именно так описали свое достижение в журнале Nature Communications его разработчики, Чэо Жонг и его коллеги из Вашингтонского университета. Этот транзистор работает точно так же как и обычный электронный FET, у него есть затвор, сток и исток, и он может формировать импульсы протонного тока. В конструкции протонного транзистора были использованы некоторые материалы естественного биологического происхождения, в основном хитозан, который может быть легко получен из отходов пищевой промышленности, перерабатывающей крабов и кальмаров. Хитозан, поглощая воду, формирует водородные связи, и протоны, отделенные от малеиновых кислот, проходят через этот "водородный" канал.

Пока еще главным недостатком органического протонного транзистора является то, что его структура формируется на кремниевой подложке. Это делает невозможным прямое его внедрение в живой организм. Такие транзисторы можно использовать только в лабораториях для изучения функционировании живых клеток и тканей. Но не за горами появление полностью биологически совместимой реализации таких транзисторов, основанных на использовании органических полупроводниковых материалов. После этого уже станет возможным создание сложных протонных устройств, которые можно без препятствий внедрять в живые организмы.