바이오-memristors 점액 금형에서 성장 하는 방법

이 절차의 전반적인 목표는 Physarum polycephalum 기반 멤리스터의 구현을 표준화하여 기술로의 통합을 촉진하기 시작하는 것입니다. 이러한 방법을 사용하여 실험실 외부와 현실 세계에서 Physarum polycephalum 기반 구성 요소의 실제 응용 프로그램을 조사할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 구성 요소를 비전문가도 액세스할 수 있고 분석 회로도에 통합할 수 있는 형태로 렌더링한다는 것입니다.

이 방법에 대한 아이디어는 실시간 연주를 위해 Physarum polycephalum 기반 멤리스터를 활용하는 음악 처리 시스템을 개발했을 때 처음 떠올랐습니다. 실험실 밖에서 이러한 구성 요소를 기반으로 하는 시스템을 개발함으로써 실용성 문제를 해결해야 했습니다. 시작하려면 먼저 고충격 폴리스티렌을 3D 프린터에 로드합니다.

그런 다음 3D 프린터를 사용할 준비를 합니다. 프린트 베드 온도를 섭씨 85도로 설정하고 압출기를 섭씨 230도로 설정합니다. 목표 온도에 도달하면 아이들러 암을 풀고 필라멘트를 삽입한 다음 폴리스티렌이 뜨거운 끝에서 압출될 때까지 아래로 누릅니다.

그런 다음 필라멘트 아이들러 암을 다시 조이고 압출된 재료를 제거합니다. 그런 다음 소프트웨어 컨트롤에서 3D 소켓에 대한 STL 모델 파일을 로드합니다. 또한 선택할 수 있는 인쇄 품질이 높거나 낮은 경우 인쇄물을 고품질로 만드는 동시에 올바른 재료 프로필이 선택되었는지 확인하십시오.

부품을 수집한 후 얇은 와이어 브러시를 사용하여 장치 조립을 방해할 수 있는 전극 소켓의 결함을 부드럽게 제거합니다. 이제 프린터에서 HIPS 필라멘트를 청소용 필라멘트로 교체합니다. 그리고 철저한 청소를 보장하기 위해 프린트 헤드를 통해 충분한 양의 재료를 통과시킵니다.

다음으로, 체적 저항률이 낮은 전기 전도성 폴리락트산 필라멘트를 프린터에 로드합니다. 그런 다음 프린트 베드 온도를 섭씨 60도로 설정하고 압출기를 섭씨 230도로 설정합니다. 온도에 도달하면 필라멘트를 몇 센티미터 돌출시켜 이전 세션의 모든 미립자가 제거되도록 합니다.

이제 전극에 대한 STL 파일을 로드하고 인쇄 설정에서 레이어 높이, 선반 두께, 하단 및 상단 두께, 충전 밀도에 필요한 설정을 지정합니다. 인쇄가 완료되면 전극을 다루기 전에 인쇄 베드에서 실온으로 냉각시키십시오. 이렇게 하면 부품이 뒤틀리거나 모양이 틀리지 않습니다.

부품을 조립하려면 먼저 전극을 두 챔버 각각에 부드럽게 밀어 넣습니다. 큰 힘 없이 들어가야 합니다. 그런 다음 날카로운 메스를 사용하여 10mm PVC 튜브 조각을 조심스럽게 잘라 각 절단을 똑바르고 깨끗하게 만듭니다.

그런 다음 10mm PVC 튜브의 각 끝을 두 전극의 가장자리 위로 부드럽게 이완합니다. 연결되면 두 개의 챔버를 베이스에 클립으로 끼웁니다. 준비 과정에서 2%의 무영양 한천을 만드십시오.

한천이 약 섭씨 55도로 냉각되면 2mL 피펫을 사용하여 한천을 용기의 챔버로 옮깁니다. 피펫의 펜촉을 표면에서 약 5mm 위로 올려놓고 기포가 유입되지 않도록 주의하면서 연결 튜브 구멍의 바닥까지 웰을 천천히 채웁니다. 우물을 채운 직후 각 챔버에 뚜껑을 놓고 한천이 굳어 실온에 도달할 때까지 용기를 따로 보관하십시오.

그런 다음 각 챔버의 한천에 귀리 플레이크를 놓습니다. 다음으로, 12시간 동안 굶주린 플라스모듐 배양액에서 2mL 슈도포드 덩어리 하나를 제거합니다. 빠른 성장을 촉진하려면 유기체의 가장 활동적인 앞쪽에서 원형질을 취하십시오.

이 소켓은 매우 견고하며 12시간 이내에 사용할 준비가 되어야 합니다. 플라스모듐이 두 전극 사이에 연결을 구축하면 소켓이 준비됩니다. 이것은 투명한 PVC 튜브를 통해 유기체를 검사하여 쉽게 구별할 수 있습니다.

설명된 대로 5개의 샘플을 준비하고 타임 랩스 이미지를 통해 모니터링하여 성장 시간을 검토했습니다. 접종 후 10시간 이내에 5개의 샘플이 모두 두 전극을 연결했습니다. 한 명은 2시간도 안 돼서 해냈다.

멤리스터의 IV 프로파일은 가장 결정적인 기능입니다. 순간 전류 측정은 160단계 전압 부호파의 각 지점에서 이루어졌습니다. 각 전압 스텝의 정적 체류 시간은 2초였습니다.

실험은 조명이 없는 방에서 실온으로 수행되었습니다. 서로 다른 시간 단계 및 전압 범위에서 측정된 단일 샘플 곡선과 샘플 간 곡선에는 강한 관계가 있었습니다. 히스테리시스 루프는 상대적으로 일관된 로브 크기와 핀치 위치를 가졌습니다.

이는 핀치 포인트가 항상 단수이고 거의 일관되게 제로 전압 및 전류에서 발생하는 이상적인 멤리스터 풋프린트를 연상시킵니다. 초기 IV 측정이 완료된 후, 멤리스터와 같은 방식으로 데이터를 제시하지 못할 때까지 하루에 한 번씩 각 샘플에 대한 테스트를 수행했습니다. 5개의 샘플 중 모두 최소 7일 동안 기능했습니다.

시간이 지남에 따라 원형질 튜브가 두꺼워지고 하루 이틀 동안 전체 저항이 감소한 후 증가하기 전에 일부 샘플은 초기 테스트에서 10에서 음의 5 번째 범위에서 실행되었음에도 불구하고 10 볼트 실행 중 암페어에 대해 10에서 음의 4 범위에서 측정되었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 자원이 풍부한 실험실과 값비싼 장비에 액세스하지 않고도 생물학적 멤리스터를 실험할 수 있어야 합니다. 이 기술은 틀에 얽매이지 않는 컴퓨팅 분야의 연구자들이 실제 응용 분야에서 생물학적 멤리스터의 사용을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.

일단 숙달되면 한 시간 이내에 소켓을 설치할 수 있으며 12시간 이내에 성장이 완료됩니다. 이 절차를 시도하는 동안 성장 속도는 Physarum polycephalum 배양의 상태에 크게 좌우된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 Physarum polycephalum memristance의 생물학적 메커니즘은 무엇입니까?