利用汗液感知生物體資訊的智慧型手錶等穿戴式設備,其工作原理是將離子信號轉換為電晶體使用的電氣訊號。然而離子傳導度與電子傳導度呈現相反的趨勢,因此元件材料通常採用犧牲電子傳導度以實現離子吸收最大化的方式進行設計。有鑑於此,美國麻省理工學院(MIT)設計了一項名為有機混合離子電子導體(Organic Mixed Ionic-Electronic Conductors; OMIEC)的新材料,藉由平衡發揮離子與電子的性能,進而開發出一項可有效率地將來自生物體組織的訊號轉換為電氣信號的有機高分子。
MIT利用高傳導性顏料-二酮吡咯並吡咯(Diketo-Pyrrolo-Pyrrole; DPP)進行了共聚物的骨架與側鏈的評估,以建構更好的OMIEC。結果顯示,透過選擇性控制特定側鏈的密度,成功地將離子移動與電子傳輸兩方予以最大化。新開發的OMIEC在加熱至300°C以上後仍可保持其電化學特性,故可利用於既有商用積體電路的製程。
新的設計策略俾使OMIEC能夠調整其接收與保留離子電荷的能力。此過程類似於神經細胞在學習與記憶過程中利用離子傳遞信息。而研究團隊即以此發想出將新OMIEC應用於模擬大腦神經元之間突觸連接的設備上。MIT製作的人工突觸以類似於學習基礎的突觸可塑性方式傳輸信號,且對於類似於記憶形成之生物學過程的突觸訊號可予以持續強化。MIT表示,未來此類人工突觸可望成為人工神經網絡的基礎,進而強化電子學與生物學的整合。