Ett integrerat kemiskt chip har utvecklats av Klas Tybrandt, doktorand i organisk elektronik på LiU. Resultatet har publicerats i prestigefyllda Nature Communications.

Forskargruppen i organisk elektronik på Linköpings universitet (LiU) har tidigare utvecklat jontransistorer för transport av såväl positiva som negativa joner och biomolekyler. Klas Tybrandt har nu lyckats kombinera de båda transistortyperna till komplementära kretsar, på liknande vis som inom den traditionella kiselbaserade elektroniken.

En fördel med kemiska kretsar är att laddningsbärarna består av kemiska ämnen med olika funktioner. Det innebär att vi nu får nya möjligheter att styra och reglera cellernas signalvägar i människokroppen.

– Vi kan exempelvis skicka ut signaler till synapserna i en muskel, där signalsystemet av någon anledning inte fungerar. Vi vet att våra chip fungerar med vanliga signalsubstanser, som exempelvis acetylkolin, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik och som leder forskargruppen.

Utvecklingen av jontransistorer, som kan styra och transportera joner och laddade biomolekyler, påbörjades för tre år sedan av Klas Tybrandt och Magnus Berggren, doktorand respektive professor i organisk elektronik, institutionen för teknik och naturvetenskap på Linköpings universitet, Campus Norrköping. Transistorerna användes sedan av forskare på Karolinska institutet för att kontrollera leveransen av signalsubstansen acetylkolin till enskilda celler. Resultaten publicerades i den ansedda tvärvetenskapliga tidskriften PNAS.

Tillsammans med Robert Forchheimer, professor i informationskodning på LiU, har Klas Tybrandt nu tagit nästa steg genom att utveckla kemiska chip som också innehåller logiska grindar.

– Bland annat har vi utvecklat NAND-grindar med vars hjälp alla logiska funktioner kan byggas upp, säger Klas Tybrandt.

Att flytta joner går dock betydligt långsammare än att flytta elektroner, de kemiska kretsarna är ännu så länge ganska långsamma. Klas Tybrandt, Magnus Berggren och Robert Forchheimer, som står bakom resultaten, är dock övertygade om att snabbheten kan ökas genom att minska kretsarnas dimensioner och då komma ner till omslagstider på under en sekund.

Forskningen bedrivs inom forskningscentrumet för organisk bioelektronik, OBOE, med finansiering från Strategiska forskningsstiftelsen och Vinnova. Målet för satsningen är att studera och reglera processer i levande celler och vävnader med hjälp av organisk elektronik.

Artikeln Logic gates based on ion transistors är publicerad i Nature Communications Författare är Klas Tybrandt och professor Magnus Berggren, institutionen för teknik och naturvetenskap samt professor Robert Forchheimer, institutionen för systemteknik, samtliga på Linköpings universitet.

Filed under: SvenskTeknik