Protonový tranzistor spojí organismus a stroj

1. říjen 2011

Kresba jednotlivých složek protonového tranzistoru (vlevo). Struktura chitosanových vláken (vpravo).|foto:University of Washington

Z praxe známe tranzistory, které řídí tok elektronů, tedy záporných nosičů náboje, v elektrických obvodech. Živé organismy naproti tomu využívají spíše nosiče kladného elektrického náboje. Zajímavá situace tedy nastane při výrobě protonového tranzistoru.

Objeví se tak potenciální možnost, jak na základní úrovni elektricky sjednotit svět elektrických přístrojů a organismů, učinit je vzájemně kompatibilními. Protonový transport využívají třeba buněčné mitochondrie, které z cukrů vyrábějí energetickou sloučeninu zvanou ATP. Také různé regulační signály v nervovém systému živých systémů se realizují prostřednictvím protonů nebo iontů. Přístroj, který by uměl přímo detekovat a zpracovávat protonové signály, by se tak stal neocenitelným prostředkem pro detailní sledování mikroskopických procesů v živých buňkách.

Vědci z Washingtonské univerzity nedávno sestrojili funkční analogii tranzistoru právě na protonové bázi. Jako základní materiál využili sloučeninu podobnou chitosanu, který najdeme ve zbytcích krabích krunýřů nebo ve tvrdých částech těla krakatic.

V chitosanu se po navlhčení vodou objeví vodíkové vazby a volné protony, které mezi těmito vazbami mohou přeskakovat. Materiál se pak chová vzhledem k protonům v zásadě stejně polovodivě jako klasické polovodiče k elektronům.

Vzniklý protonový tranzistor je široký pouze 5 mikrometrů a umožňuje vytvářet řízené protonové pulsy. Později snad půjde připojit ke konvertoru, který umožní jeho řízení běžnou elektronikou. Dosavadní verze protonového tranzistoru se zatím neobejde bez křemíkových prvků, takže ji nelze použít uvnitř lidského těla, ale jen při studiu izolovaných buněk.

autor: Pavel Vachtl