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Les signaux électriques dans les organismes biologiques sont, en général, conduits par des ions de charge positive, des cations. Ainsi, le potentiel d'actionpotentiel d'action des cellules nerveuses fait intervenir des ions sodium (Na+), potassium (K+) et parfois du calcium (Ca2+). On sait tout de même que l'anionanion chlorure (Cl-) joue un rôle majeur dans les potentiels d'action de certaines algues, alors que cet ion intervient de façon négligeable dans les potentiels d'action de la plupart des animaux.
On ne peut s'empêcher de penser au célèbre auteur de science-fiction (SF), Isaac AsimovIsaac Asimov, qui a introduit le concept de cerveaucerveau positronique dans ses nouvelles et romans mettant en scène des robotsrobots pensants. Les positronspositrons étant les antiparticulesantiparticules des électronsélectrons, et donc de charge positive, une « électronique » positronique est une bonne idée pour un roman... Cependant, même si l'on sait fabriquer de l'antimatière en accélérateur et même si la médecine utilise la tomographietomographie par émissionémission de positrons, ou TEPTEP (pour cartographier l'activité métabolique d'un organe), il reste tout de même difficile d'imaginer une véritable électronique qui ferait appel à l'antimatièreantimatière.
Pourtant, à défaut d'envisager émulerémuler un cerveau humain avec un cerveau positronique qui serait capable de passer le test de Turing, il serait intéressant de disposer de composants électroniques fonctionnant avec des charges positives, des protonsprotons ou des cations plus exactement. Pour réaliser un cyborg ou simplement réaliser un bon interfaçage entre des cellules vivantes et un composant « cationique », ce serait un atout.
Le grand auteur de SF, Isaac Asimov. © Wikipédia, World-Telegram and the Sun Newspaper Photograph Collection
C'est précisément ce que viennent de réaliser des chercheurs de l'université de Washington en mettant au point un transistor utilisant des courants de protons. Les détails de leurs travaux sont exposés dans un article de Nature Communications (donné en lien plus bas).
Un transistor encore au stade du laboratoire
Ils sont partis d'un matériaumatériau biologique provenant de la modification du chitosane, un polyosidepolyoside produit par désacétylation chimique ou enzymatiqueenzymatique de la chitinechitine, le composant de l'exosqueletteexosquelette des arthropodesarthropodes ou, dans le cas présent, de l'endosqueletteendosquelette des calmarscalmars. Le matériau est biocompatible, c'est un très bon conducteur de protons et il a permis de fabriquer un transistor à effet de champ de 5 micronsmicrons de large, c'est-à-dire en gros un dixième de l'épaisseur d'un cheveu.
En bonus, il est facile à fabriquer, entre autres parce que l'on peut utiliser des carapaces de crabes ou des « plumes », encore appelées gladius, de calmars, une structure allongée et semi-transparente ayant l'aspect d'une règle de section circulaire en plastiqueplastique mais très différente des os de seiche.
Alors que les composants électroniques usuels pour des prothèsesprothèses ou des capteurscapteurs biologiques posent des problèmes de conversion entre un signal électronique et un signal ionique, ce transistor à protons, le premier du genre, est donc une étape vers une nouvelle « électronique » qui n'aura plus ces difficultés. Cependant, les applicationsapplications dans la prochaine décennie ne se feront probablement que sous forme d'interfaces avec des cellules dans un laboratoire. Le prototype actuel ne peut pas être utilisé dans un corps humain.
