Настраиваемые транзисторы можно найти в схемах различных электронных и вычислительных устройств — от смартфонов до радиолокационных систем и квантовых вычислительных приложений. Эти компоненты корректируют производительность схемы в реальном времени. Благодаря им устройства оптимизируют свою работу в зависимости от изменяющихся условий, таких как уровень сигнала или внешние воздействия.

Обычно транзисторы изготавливаются из кремния, который сложно перерабатывать. Это усугубляет проблему электронных отходов. Новое исследование предлагает альтернативное решение: использование шелка для создания биоразлагаемых электронных устройств. Шелк известен своей прочностью, эластичностью и устойчивостью, поэтому рассматривается как перспективный материал для новых технологий. Однако естественная структура шелковых белков хаотична и напоминает спутанные спагетти. Это затрудняет их интеграцию в электронные устройства.

Для решения проблемы ученые использовали графен в качестве основы. На нем расположили однородные двумерные слои фрагментов белка шелка — фиброинов. Графен предотвращает хаотичное расположение фиброинов, что обеспечивает более эффективную передачу сигналов. Вся эта структура затем формируется в бета-листы — типичную конфигурацию для белковых молекул. Во время испытаний конструкция продемонстрировала характеристики стабильного регулируемого транзистора.

Полученный материал обладает свойством, называемым эффектом поля. Это означает, что он действует как транзисторный переключатель, который включается или выключается в ответ на сигнал. Например, если добавить к нему антитело, то при связывании с целевым белком транзистор меняет свое состояние.

Технология нетоксична и основана на водных растворах, что важно для обеспечения биосовместимости.

Ежегодно человечество производит свыше 60 млн тонн электронных отходов, и этот показатель неуклонно растет. Ситуацию осложняют неразлагаемые материалы, содержащиеся в использованных печатных платах (тот же кремний). После утилизации они останутся в окружающей среде на сотни лет, если не попадают на переработку. Поэтому создание биоразлагаемой электроники так важно. Хотя полностью заменить кремний в электронике пока невозможно, разработка компонентов из шелка для печатных плат может сделать устройства экологичнее.

Ученые также планируют создать биоразлагаемые версии других компонентов схем, таких как мемристоры, с использованием шелка.