Bio-memristors sümük kalıp üzerinden büyüyen bir yöntem

Bu prosedürün genel amacı, teknolojiye entegrasyonlarını kolaylaştırmaya başlamak için Physarum polisefali bazlı memristörlerin uygulanmasını standartlaştırmaktır. Bu yöntemleri kullanarak, Physarum polycephalum bazlı bileşenlerin laboratuvar dışında ve gerçek dünyada pratik uygulamalarını araştırmaya başlayabiliriz. Bu tekniğin temel avantajı, bileşenleri hem uzman olmayanlar tarafından erişilebilir hem de analitik bir şemaya entegre edilmesi uygun bir forma dönüştürmesidir.

Bu yöntem için ilk olarak, gerçek zamanlı performans için Physarum polisefali tabanlı memristörlerden yararlanan bir müzik işleme sistemi geliştirdiğimizde aklımıza geldi. Laboratuvar dışında da bu bileşenlere dayanan bir sistem geliştirilerek, pratiklik konularının ele alınması gerekiyordu. Başlamak için önce yüksek etkili polistireni 3D yazıcıya yükleyin.

Ardından, 3D yazıcıyı kullanıma hazırlayın. Baskı yatağı sıcaklığını 85 santigrat dereceye ve ekstrüderi 230 santigrat dereceye ayarlayın. Hedef sıcaklıklara ulaştıktan sonra, avara kolunu gevşetin, filamanı yerleştirin ve polistiren sıcak uçtan dışarı çıkana kadar aşağı doğru itin.

Ardından, filament avara kolunu yeniden sıkın ve ekstrüde edilmiş malzemeyi çıkarın. Ardından, yazılım kontrolünde, 3B yuva için STL model dosyasını yükleyin. Aralarından seçim yapabileceğiniz yüksek veya düşük baskı kaliteleri varsa, doğru malzeme profilinin seçildiğinden emin olurken baskıyı yüksek kaliteli hale getirin.

Parçaları topladıktan sonra, cihazın montajını engelleyebilecek herhangi bir kusuru elektrot soketinden nazikçe temizlemek için ince bir tel fırça kullanın. Şimdi, yazıcıda HIPS filamentini bir temizleme filamenti ile değiştirin. Ve kapsamlı bir temizlik sağlamak için yazıcı kafasından bol miktarda malzeme geçirin.

Ardından, yazıcıyı düşük hacim direncine sahip, elektriksel olarak iletken bir polilaktik asit filamenti ile yükleyin. Ardından, baskı yatağı sıcaklığını 60 santigrat dereceye ve ekstrüderi 230 santigrat dereceye ayarlayın. Sıcaklıklara ulaşıldığında, önceki seanslardaki tüm partiküllerin giderilmesini sağlamaya yardımcı olmak için filamentin birkaç santimetresini ekstrüde edin.

Şimdi, elektrot için STL dosyasını yükleyin ve yazdırma ayarlarında katman yüksekliği, raf kalınlığı, alt ve üst kalınlıklar ve doldurma yoğunluğu için gerekli ayarları belirtin. Yazdırıldıktan sonra, elektrotları tutmadan önce baskı yatağında oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Bu, parçanın bükülmemesini ve yanlış şekillenmemesini sağlar.

Parçaları monte etmek için önce elektrodu iki bölmenin her birine yavaşça kaydırın. Fazla zorlamadan içeri girmelidir. Daha sonra, keskin bir neşter kullanarak, 10 mm'lik bir PVC boru parçasını dikkatlice kesin ve her kesimi düz ve temiz hale getirin.

Ardından, 10 mm PVC borunun her iki ucunu iki elektrotun kenarı üzerinden yavaşça geçirin. Bağlandıktan sonra, iki odayı tabana klipsleyin. Hazırlık olarak, yüzde iki besleyici olmayan agar yapın.

Agar yaklaşık 55 santigrat dereceye kadar soğuduktan sonra, agarı haznenin odalarına aktarmak için 2 mL'lik bir pipet kullanın. Pipetin ucunu yüzeyden yaklaşık 5 mm yukarıda tutun ve hava kabarcığı girmemesine dikkat ederek kuyuları bağlantı borusu deliğinin dibine kadar yavaşça doldurun. Kuyuları doldurduktan hemen sonra, odaların her birine bir kapak yerleştirin ve agar sertleşene ve oda sıcaklığına ulaşana kadar kabı bir kenara koyun.

Ardından, her odadaki agarın üzerine bir yulaf gevreği yerleştirin. Daha sonra, 12 saatlik aç bırakılmış bir plazmodyum kültüründen 2 mL'lik bir psödopod bloğunu çıkarın. Hızlı büyümeyi teşvik etmek için, protoplazmayı organizmanın en aktif ön kısmından almaya çalışın.

Bu kaplar oldukça sağlamdır ve 12 saat içinde kullanıma hazır olmalıdır. Plazmodyum iki elektrot arasında bir bağlantı kurduktan sonra kaplar hazırdır. Bu, organizmayı şeffaf PVC tüp içinden inceleyerek kolayca ayırt edilebilir.

Beş numune tarif edildiği gibi hazırlandı ve büyüme sürelerini gözden geçirmek için hızlandırılmış görüntülerle izlendi. Aşılamadan sonraki 10 saat içinde, beş numunenin tümü iki elektrotu birbirine bağladı. Biri bunu iki saatten kısa bir sürede yaptı.

Memristörümüzün IV profili en belirleyici özelliğidir. 160 adımlı bir gerilim işaret dalgasının her noktasında anlık akım ölçümleri yapılmıştır. Her voltaj adımının iki saniyelik bir statik bekleme süresi vardı.

Deneyler oda sıcaklığında aydınlatılmamış bir odada gerçekleştirildi. Farklı zaman adımlarında ve voltaj aralıklarında ölçülen tek numune eğrilerinde ve numuneden numuneye eğrilerde güçlü bir ilişki vardı. Histerezis halkaları, nispeten tutarlı lob boyutlarına ve sıkışma konumlarına sahipti.

Bu, sıkışma noktalarının her zaman tekil olduğu ve neredeyse tutarlı bir şekilde sıfır voltaj ve akımda olduğu ideal memristör ayak izini anımsatır. İlk IV ölçümleri tamamlandıktan sonra, verileri memristör benzeri bir şekilde sunamayana kadar her numune üzerinde günde bir kez testler yapıldı. Beş numunenin tümü en az yedi gün boyunca çalıştı.

Zamanla, protoplazmik tüpler daha kalın hale geldi ve bir artıştan önce bir gün kadar genel dirençte bir azalma oldu, bazı numuneler 10 voltluk çalışmalar sırasında amper için 10 ila negatif 4. aralıkta ölçüldü, 10 ila negatif 5. aralıkta çalışmasına rağmen, daha önceki testleri sırasında. Bu videoyu izledikten sonra, iyi kaynaklara sahip laboratuvarlara ve pahalı ekipmanlara erişiminiz olmadan biyolojik memristörlerle deney yapabilmelisiniz. Bu teknik, geleneksel olmayan bilgi işlem alanındaki araştırmacıların biyolojik memristörlerin pratik uygulamalarda kullanımını keşfetmelerinin yolunu açmıştır.

Bir kez ustalaştıktan sonra, kaplar bir saatten kısa sürede kurulabilir ve büyüme 12 saat içinde tamamlanacaktır. Bu prosedürü denerken, büyüme hızının büyük ölçüde Physarum policephalum kültürünün durumuna bağlı olduğunu hatırlamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, aşağıdaki gibi ek soruları yanıtlamak için daha fazla deney yapılabilir: Physarum polycephalum memristance'ın arkasındaki biyolojik mekanizma nedir?