Российские ученые разработали чип без электроэнергии

Исследователи БФУ имени И. Канта представили прототип первого химического чипа, способного запоминать и распознавать ритмические сигналы. По данным ученых, его работа будет напоминать функционирование нейронов мозга, позволяя выполнять вычисления без электричества. Эта технология может стать основой для создания мягких химических роботов, сообщили «РИА Новости» в пресс-службе университета.

В 1951 году советский химик Борис Белоусов открыл автоколебательную реакцию, показав, что концентрация реагентов может изменяться периодически, что опровергло представление о необратимости химических реакций. Позже Анатолий Жаботинский подтвердил важность этих исследований для изучения нелинейной динамики и биологических ритмов.

Реакция Белоусова-Жаботинского служит моделью для изучения возбудимых сред, включая биологические процессы, такие как нервные импульсы и ритмы сердца. С начала 1980-х годов ученые всего мира разрабатывают химические вычислительные системы, основанные на этой реакции, включая разработки калининградских ученых, создавших чип для распознавания ритмических сигналов.

Чип представляет собой реакционно-диффузионную среду на основе специального полимера с вшитым катализатором, как сообщил старший научный сотрудник Иван Проскуркин. «Схема чипа в чем-то схожа с электронной микросхемой на полупроводниках, но вместо электрического тока по его дорожкам бегут химические волны. Такая передача сигналов по химическим волноводам напоминает распространение потенциала действия в аксонах живых нейронов», – объяснил он.

Для его создания использовалась уникальная технология фотопечати, при которой на стекло наносился слой прегеля, который затем обрабатывался с помощью фотолитографии, аналогичной процессу производства кремниевых микросхем.

«По мере усложнения нейроморфные химические чипы смогут выполнять некоторые вычислительные задачи, сохраняя при этом энергоэффективность и компактность. Эта инновация открывает перспективы для создания маленьких мягких полимерных роботов, способных самостоятельно перемещаться, манипулировать миниатюрными предметами и, возможно, даже обучаться», – добавила руководитель Центра Анастасия Лаврова.

Для контроля направления распространения химического сигнала ученые разработали химический диод, который позволяет волнам двигаться в одном направлении. Его конструкция отличается от обычных диодов тем, что используются разные катализаторы, что увеличивает надежность и срок службы устройства.

В будущем планируется интеграция таких чипов с умными материалами, созданными в университете, что станет важным шагом к разработке полимерных роботов, работающих на энергии химических реакций.

Ранее исследователи из Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина (СГТУ) совместно с учеными из Сербии создали уникальный чип для обнаружения и анализа сверхнизких концентраций газов в окружающем воздухе.