你的手機(jī)微處理器芯片中，其實(shí)裝有超過(guò)150億個(gè)微型晶體管。晶體管由硅、金和銅等金屬以及絕緣體制成，它們共同吸收電流并將其轉(zhuǎn)換為1和0，以傳輸和存儲(chǔ)信息。晶體管材料是無(wú)機(jī)的，基本上來(lái)自巖石和金屬，但現(xiàn)在美國(guó)塔夫茨大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在制造晶體管時(shí)首次用生物絲取代了絕緣材料。研究成果發(fā)表在新一期《先進(jìn)材料》上。

混合生物晶體管會(huì)響應(yīng)環(huán)境中的氣體和其他分子而改變其電子行為。圖片來(lái)源：塔夫茨大學(xué)

絲素蛋白（絲纖維的結(jié)構(gòu)蛋白）可精確沉積在材料表面上，并可輕松地用其他化學(xué)和生物分子進(jìn)行修飾以改變其特性。以這種方式功能化的絲綢，可檢測(cè)身體或環(huán)境中的多種成分。

該團(tuán)隊(duì)首次演示的原型設(shè)備，是一種使用混合晶體管制作的高靈敏度且超快的呼吸傳感器，用于檢測(cè)濕度的變化。對(duì)絲層的進(jìn)一步修改，可使設(shè)備能檢測(cè)一些心血管和肺部疾病以及睡眠呼吸暫停，或者檢測(cè)呼吸中的二氧化碳水平以及其他氣體和分子，從而提供診斷信息；與血漿一起使用，設(shè)備還可提供有關(guān)氧合和葡萄糖水平、循環(huán)抗體等的信息。

在生物混合晶體管中，絲層用作絕緣體，當(dāng)它吸收水分時(shí)，它就像凝膠一樣攜帶其中包含的任何離子（帶電分子）。柵極通過(guò)重新排列絲凝膠中的離子來(lái)觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)。通過(guò)改變絲中的離子成分，晶體管的操作會(huì)發(fā)生變化，從而允許它被0到1之間的任何門(mén)值觸發(fā)。

團(tuán)隊(duì)表示，這一研究開(kāi)辟了一種電子學(xué)和生物學(xué)整合的新方式，未來(lái)或有許多重要應(yīng)用。

總編輯圈點(diǎn)：

未來(lái)電子學(xué)和生物學(xué)的融合是什么樣？會(huì)像鋼鐵俠和他的AI助手賈維斯一樣？還是現(xiàn)在人們都難以想象的賽博朋克義體？我們可以更實(shí)際一點(diǎn)：本文中，在科學(xué)家改造后，絲綢擁有了數(shù)十億個(gè)經(jīng)生物過(guò)程重新配置連接的晶體管節(jié)點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)了微處理器的作用，正類(lèi)似于AI中使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。不久的將來(lái)，人們或可擁有能夠自我訓(xùn)練、響應(yīng)環(huán)境信號(hào)并直接在晶體管中記錄內(nèi)存，而不用再將信號(hào)發(fā)送到單獨(dú)存儲(chǔ)器的集成電路——這對(duì)我們身邊電子產(chǎn)品的改進(jìn)，將是翻天覆地的。