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Sinapse artificial de papel

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/03/2014

Sinapse artificial de papel
Graças à flexibilidade e biocompatibilidade, a sinapse artificial de papel poderá ser utilizada em interfaces organismo-máquina. [Imagem: Guodong Wu et al./Nanotechnology]

Transistor de papel

Pesquisadores chineses criaram uma sinapse artificial feita de papel.

O componente imita a sinalização eletroquímica que permite a comunicação entre os neurônios do cérebro humano.

Tecnicamente o componente de papel é um transístor de película fina (TFT: thin-film transistor).

Em termos práticos, ele deverá se tornar um componente-chave no desenvolvimento de redes neurais artificiais, que são usadas na robótica, no processamento de sinais e na conexão entre equipamentos eletrônicos e organismos vivos, entre várias outras aplicações.

O fato de ser construído em um substrato de papel é significativo porque torna a sinapse artificial mais barata, flexível e mais fácil de integrar com outras tecnologias.

A parte ativa do transístor é formada por duas camadas de óxido de índio e zinco (IZO) separadas por um eletrólito de dióxido de silício. Para colocar tudo sobre o papel foi utilizada a tradicional técnica de deposição por vapor químico.

Essa combinação de materiais e essa arquitetura permitem imitar as sinapses neuronais.

Sinapse artificial de papel
À medida que mais e mais neurotransmissores (prótons) atravessam a sinapse, essa ligação fica cada vez mais forte. [Imagem: Guodong Wu et al./Nanotechnology]

Sinapse artificial

Quando os neurônios biológicos "disparam", eles liberam substâncias químicas (neurotransmissores) através da sinapse, que fazem o próximo neurônio disparar, e assim por diante.

A sinapse artificial dispara quando uma tensão é aplicada ao primeiro eletrodo, o que faz com que prótons - que fazem as vezes de neurotransmissores - atravessem a camada intermediária, chegando até o segundo eletrodo, que então passa o sinal adiante.

Como os prótons têm carga positiva, sua passagem puxa elétrons para o canal IZO, fazendo uma corrente elétrica fluir através do canal.

À medida que mais e mais neurotransmissores (prótons) atravessam a sinapse, essa ligação fica cada vez mais forte, como acontece nas sinapses biológicas - na sinapse artificial, uma pequena tensão inicial no primeiro canal IZO vai induzindo uma tensão cada vez mais elevada no segundo canal.

"Uma sinapse em papel poderá ser utilizada para construir redes neurais artificiais leves e biologicamente amigáveis, e, ao mesmo tempo, graças à flexibilidade e biocompatibilidade, poderá ser utilizada para criar uma interface organismo-máquina perfeita para muitas aplicações biológicas," disse Qing Wan, da Universidade Nanjing.

Bibliografia:

Low-voltage protonic/electronic hybrid indium zinc oxide synaptic transistors on paper substrates
Guodong Wu, Changjin Wan, Jumei Zhou, Liqiang Zhu, Qing Wan
Nanotechnology
Vol.: 25 094001
DOI: 10.1088/0957-4484/25/9/094001
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