美国科学家利用蘑菇制造可生物降解芯片,开启可持续技术新时代

俄亥俄州立大学的一个科学团队成功地从香菇中研发出可生物降解的芯片,这一成就可能会彻底改变绿色科技。这些组件以其存储和处理信息的能力而闻名,模仿了人类大脑的突触。

与传统的硅芯片不同,真菌忆阻器可生物降解的、经济的且可扩展的。其开发旨在创造出能够显著减少科技行业环境影响新一代环保计算机

该研究发表在期刊PLOS One上,证明了可以将生物学与电子学结合起来,创造出能够学习、记忆和再生的活电路。

美国科学家创造了以真菌为基础的可生物降解芯片。图片来源:维基百科。
美国科学家创造了以真菌为基础的可生物降解芯片。图片来源:维基百科。

传统技术的环境问题

普通的忆阻器是人工智能和机器人技术的基础,它们依赖于稀有矿物和高能耗的工业过程。其生产过程留下了显著的环境足迹,包括矿产开采和有毒物质的使用。

这种技术依赖也增加了设备的获取成本,使发展集中在少数国家,并扩大了数字鸿沟。

面对这种情况,研究人员寻找一种可以用丰富且可再生的有机元素替代稀有金属的材料,同时不牺牲性能。因此,探索香菇菌丝体的想法应运而生,这是一种自然网络,类似于神经连接。

真菌忆阻器的制造过程

过程始于在控制的温度和湿度条件下培养九个香菇菌丝体样本。样本成熟后,在阳光下脱水以稳定它们,然后用去离子水重新水化以恢复其导电性。

每个样本都被集成到一个专门设计的电路中,以测量其在不同电压和频率下的电响应。结果显示切换速度接近5850赫兹,精确度达90%。

即使经过干燥和再水化过程,性能仍保持稳定,这一特性表明其具有高耐久性和潜力,可应用于极端环境。

硅的绿色替代品

真菌忆阻器代表了神经形态计算的新边界。其制造不需要采矿或使用苛刻的化学品,而且材料在使用寿命结束时可以堆肥

此外,其生物结构能够部分自我修复,这一特性可能会延长技术设备的使用寿命,并减少电子废物的数量。

菌丝体还显示出对辐射的天然抗性和适应不同环境的能力,这为其在传感器、卫星或难以到达地区的自主系统中的应用打开了可能性。

美国科学家创造了以真菌为基础的可生物降解芯片。图片来源:维基百科。
美国科学家创造了以真菌为基础的可生物降解芯片。图片来源:维基百科。

真菌创新的益处

使用真菌作为电子产品的基础意味着向再生技术的深刻转变。首先,它可以减少技术废物,这是地球上最大的污染源之一

其次,它使创新民主化:材料可以在当地种植,无需依赖全球供应链或有限的矿产资源。

最后,这些设备推动了一种新的设计理念:受自然启发的技术系统,在其起源中就整合了能效和可持续性。

绿色计算的未来

如果第一次数字革命诞生于硅,那么下一次可能会有活的根基。与真菌的研究标志着一个时代的开始,在这个时代,电子学与生物学融合,创造出能够生长、呼吸和降解而不损害地球的技术。

科学家们计划通过使用混合培养和新的有机组装方法来优化这些忆阻器的性能。

现在的挑战是如何在不失去其生态本质的情况下扩大这一创新。在一个被气候危机主导的世界中,真菌可能成为未来计算的基础。

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