某些与人体集成的电子设备(例如，对汗液进行采样的智能手表)通过将生物组织的离子信号转换为晶体管中使用的基于电子的信号来工作。但这些设备中的材料通常旨在最大限度地提高离子吸收，同时牺牲电子性能。

新型聚合物可以实现更好的可穿戴设备

为了解决这个问题，麻省理工学院的研究人员开发了一种策略来设计这些材料，称为有机混合离子-电子导体(OMIECs)，使它们的离子和电子能力达到平衡。

这些优化的OMIECS甚至可以以模仿生物神经元的方式学习和保留这些信号，根据MertonC.Flemings材料科学与工程助理教授AristideGumyusenge的说法。

“这种行为是下一代受生物学启发的电子产品和体机界面的关键，其中我们的人工组件必须与自然组件使用相同的语言才能实现无缝集成，”他说。

Gumyusenge和他的同事周五在Small杂志的“RisingStars”系列中发表了他们的研究结果。他的合著者包括麻省理工学院博士后桑克特·萨马尔;HeejungRoh和CamilleE.Cunin，都是麻省理工学院的博士生;以及韩国科学技术院的访问博士生GeonGugYang。

建设更好的奥米克

直接与人体接口的电子产品需要由轻质、灵活和生物相容的电子产品制成。有机聚合物材料，如OMIEC，可以传输离子和电子，为这些器件中的晶体管提供了极好的构建块。

“然而，离子和电导率具有相反的趋势，”Gumyusenge解释说。“也就是说，提高离子吸收通常意味着牺牲电子移动性。

Gumyusenge和他的同事们想知道他们是否可以通过从头开始设计新的共聚物，使用一种称为DPP的高导电颜料并设计共聚物的化学主链和侧链来构建更好的OMIEC。通过选择性地控制特定侧链的密度，研究人员能够最大限度地提高离子渗透性和电子电荷传输。

该技术可用于“建立一个广泛的OMIE库......从而解开了目前存在于离子电子设备中的单一材料适合所有人的瓶颈“，Gumyusenge说。

新设计的OMIEC在经过300摄氏度(572华氏度)的烘烤步骤后也保持其电化学性能，使其与用于制造传统集成电路的商业制造条件兼容。

鉴于OMEC设计过程涉及添加更柔软和更“离子友好”的构建块，聚合物的热性能和热处理的影响“令人印象深刻，令人惊喜，”Gumyusenge说。

人工神经元中的OMIEC

麻省理工学院研究人员的设计策略可以调整OMIEC接收和保持基于离子的电化学电荷的能力。这个过程类似于生物神经元发生的情况，生物神经元在学习和记忆过程中使用离子进行交流。

这让Gumyusenge的团队想知道：他们的OMIECs能否用于模仿大脑神经元之间突触连接的设备?

麻省理工学院的研究表明，人工突触可以以一种类似于学习背后的突触可塑性的方式传导信号，以及突触信号传递的持续加强，类似于记忆形成的生物过程。

研究人员说，有朝一日，这些类型的人工突触可能会形成人工神经网络的基础，使电子和生物学的整合更加强大。

例如，Gumyusenge说，“我们报告的聚合物等材料是开发闭环反馈系统的有希望的候选者”，它可以做一些事情，比如监测一个人的胰岛素水平，并根据这些数据自动提供正确剂量的胰岛素。