Метод для выращивания био memristors от миксомицеты

Общая цель этой процедуры – стандартизировать внедрение мемристоров на основе Physarum polycephalum, чтобы начать облегчать их интеграцию в технологию. Используя эти методы, мы можем начать исследование практического применения компонентов на основе Physarum polycephalum за пределами лаборатории и в реальном мире. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он преобразует компоненты в форму, доступную для неспециалистов и осуществимую для интеграции в аналитическую схему.

Впервые идея этого метода пришла нам в голову, когда мы разработали систему обработки музыки, которая использовала мемристоры на основе Physarum polycephalum для представления в реальном времени. При разработке системы, основанной на этих компонентах, для использования за пределами лаборатории, необходимо было решить практические вопросы. Для начала сначала загрузите ударопрочный полистирол в 3D-принтер.

Затем подготовьте 3D-принтер к использованию. Установите температуру печатного стола на 85 градусов Цельсия, а экструдера на 230 градусов Цельсия. Достигнув заданной температуры, ослабьте натяжной рычаг, вставьте нить и надавите вниз, пока полистирол не выдавится из горячего конца.

Затем снова затяните натяжной рычаг нити накала и снимите выдавленный материал. Далее в программном управлении загрузите файл модели STL для 3D-розетки. И если есть выбор из высокого или низкого качества печати, сделайте печать высокого качества, при этом убедитесь, что выбран правильный профиль материала.

Собрав детали, с помощью тонкой проволочной щетки аккуратно очистите гнездо электрода от любых дефектов, которые могут помешать сборке устройства. Теперь на принтере замените нить HIPS на чистящую. Пропустите достаточное количество материала через печатающую головку, чтобы обеспечить тщательную очистку.

Затем загрузите в принтер электропроводящую нить полимолочной кислоты с низким объемным удельным сопротивлением. Затем установите температуру печатного стола на 60 градусов Цельсия, а экструдера на 230 градусов Цельсия. Когда температура будет достигнута, выдавите филамент на несколько сантиметров, чтобы убедиться, что все частицы от предыдущих сеансов удалены.

Теперь загрузите STL-файл для электрода, и в настройках печати укажите необходимые настройки для высоты слоя, толщины полки, толщины дна и верха, а также плотности заполнения. После печати дайте электродам остыть до комнатной температуры на печатном столе, прежде чем брать их в руки. Это гарантирует, что деталь не деформируется и не деформируется.

Чтобы собрать детали, сначала аккуратно вставьте электрод в каждую из двух камер. Он должен входить без особой силы. Далее с помощью острого скальпеля аккуратно отрежьте 10-миллиметровый кусок трубки из ПВХ, делая каждый разрез прямым и чистым.

Затем осторожно ослабьте каждый конец 10-миллиметровой трубки из ПВХ на ободе двух электродов. После соединения закрепите две камеры в основании. При подготовке внесите двухпроцентный непитательный агар.

Когда агар остынет примерно до 55 градусов Цельсия, используйте пипетку объемом 2 мл для переноса агара в камеры розетки. Наведите наконечник пипетки на высоте около 5 мм над поверхностью и медленно заполните лунки до дна отверстия соединительной трубки, следя за тем, чтобы в него не попадали пузырьки воздуха. Сразу после заполнения лунок накройте каждую из камер крышкой и отставьте емкость в сторону до тех пор, пока агар не схватится и не достигнет комнатной температуры.

Затем положите овсяные хлопья на агар в каждой камере. Затем удалите одну каплю объемом 2 мл псевдоподиев из 12-часового голодания культуры плазмодия. Чтобы способствовать более быстрому росту, старайтесь брать протоплазму из наиболее активной передней части организма.

Эти емкости довольно прочны и должны быть готовы к использованию в течение 12 часов. Емкости готовы после того, как плазмодий проложит соединение между двумя электродами. Это можно легко определить, осмотрев организм через прозрачную трубку из ПВХ.

Пять образцов были подготовлены в соответствии с описанием и контролировались с помощью покадровой съемки для оценки времени их роста. В течение 10 часов после инокуляции все пять образцов соединили два электрода. Один из них сделал это менее чем за два часа.

Внутривенный профиль нашего мемристора является его наиболее определяющим особенностью. Мгновенные измерения тока проводились в каждой точке 160-ступенчатой знаковой волны напряжения. Каждый шаг напряжения имел время статического задержки в две секунды.

Эксперименты проводились при комнатной температуре в неосвещенном помещении. Наблюдалась сильная связь между кривыми одного образца, измеренными с разными временными шагами и диапазонами напряжения, а также между образцами кривых. Петли гистерезиса имели относительно одинаковые размеры долей, а также места защемления.

Это напоминает идеальную площадь мемристора, где точки защемления всегда единичны и почти постоянно находятся при нулевом напряжении и токе. После того, как первоначальные внутривенные измерения были завершены, тесты проводились на каждом образце один раз в день, пока они не перестали представлять данные в мемристорной форме. Из пяти образцов все функционировали не менее семи дней.

Со временем протоплазматические трубки стали толще, и наблюдалось снижение общего сопротивления в течение дня или около того, прежде чем увеличиться, причем некоторые образцы измеряли от 10 до отрицательного 4-го диапазона силы тока во время 10-вольтовых циклов, несмотря на то, что во время их более ранних тестов они работали в диапазоне от 10 до отрицательного 5-го. После просмотра этого видео вы сможете экспериментировать с биологическими мемристорами, не имея доступа к хорошо оснащенным лабораториям и дорогостоящему оборудованию. Этот метод проложил путь исследователям в области нетрадиционных вычислений к изучению использования биологических мемристоров в практических приложениях.

После освоения вместилища можно настроить менее чем за час, а рост будет завершен в течение 12 часов. При проведении этой процедуры важно помнить, что скорость роста сильно зависит от состояния культуры Physarum polycephalum. После этой процедуры можно провести дальнейшие эксперименты, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как: Каков биологический механизм, лежащий в основе мемристации Physarum polycephalum?