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