Un dispositif à base de papier qui imite la signalisation électrochimique dans le cerveau humain a été créé par un groupe de chercheurs chinois.

Le transistor à couche mince (TFT) a été conçu pour reproduire la jonction entre deux neurones, connue sous le nom de synapse biologique, et pourrait devenir un élément clé dans le développement de réseaux de neurones artificiels, qui pourrait être utilisé dans une gamme de domaines allant de la robotique au traitement informatique.

Le TFT, qui a été présenté aujourd'hui dans la revue Nanotechnologie , est le dernier appareil à être fabriqué sur papier, rendre l'électronique plus flexible, moins cher à produire et respectueux de l'environnement.

Le TFT synaptique artificiel était composé d'oxyde de zinc et d'indium (IZO), en tant qu'électrode de canal et de grille, séparés par un film de 550 nanomètres d'épaisseur d'électrolyte nanogranulaire de dioxyde de silicium, qui a été fabriqué en utilisant un procédé connu sous le nom de dépôt chimique en phase vapeur.

La conception était spécifique à celle d'une synapse biologique - un petit espace qui existe entre les neurones adjacents sur lesquels les signaux chimiques et électriques sont transmis. C'est grâce à ces synapses que les neurones sont capables de transmettre des signaux et des messages dans le cerveau.

Tous les neurones sont électriquement excitables, et peut générer un « pic » lorsque la tension du neurone change de manière suffisamment importante. Ces pointes provoquent la circulation de signaux à travers les neurones, ce qui provoque la libération de produits chimiques par le premier neurone, appelés neurotransmetteurs, à travers la synapse, qui sont ensuite reçus par le deuxième neurone, passer le signal.

Semblable à ces pointes de sortie, les chercheurs ont appliqué une petite tension à la première électrode de leur appareil, ce qui a provoqué la migration des protons, agissant comme un neurotransmetteur, des films de dioxyde de silicium vers le canal IZO en face de celui-ci.

Comme les protons sont chargés positivement, cela a provoqué l'attraction d'électrons chargés négativement vers eux dans le canal IZO, ce qui a ensuite permis à un courant de circuler dans le canal, imiter la transmission d'un signal dans un neurone normal.

Alors que de plus en plus de neurotransmetteurs passent à travers une synapse entre deux neurones dans le cerveau, la connexion entre les deux neurones devient plus forte et cela constitue la base de la façon dont nous apprenons et mémorisons les choses.

Ce phénomène, connue sous le nom de plasticité synaptique, a été démontré par les chercheurs dans leur propre appareil. Ils ont découvert que lorsque deux tensions courtes étaient appliquées à l'appareil dans un court laps de temps, la deuxième tension a pu déclencher un courant plus important dans le canal IZO par rapport à la première tension appliquée, comme s'il s'était « souvenu » de la réponse de la première tension.

Auteur correspondant de l'étude, Qing Wan, de l'École des sciences et de l'ingénierie électroniques, Université de Nankin, a déclaré:«Une synapse sur papier pourrait être utilisée pour construire des réseaux de neurones artificiels légers et biologiquement respectueux, et, à la fois, avec les avantages de la flexibilité et de la biocompatibilité, pourrait être utilisé pour créer l'interface organisme-machine parfaite pour de nombreuses applications biologiques.'