Магнітооптичний матеріал використовували для точної дистанційної стимуляції нейронів і усунення розриву в пошкодженому нерві на щурячій моделі.
Нейроінженери з Університету Райса розробили крихітні частинки з магнітооптичними властивостями для стимулювання нервової тканини. Ефективність матеріалу підтвердили в експериментах на щурах. Технологія дозволить розробити ін’єкційні частки, які замінять великі нейроімплантати.
Пристрій являє собою магнітоелектрик: воно генерує електрику під впливом магнітного поля. Метаматеріал складається з двох шарів металевого скляного сплаву Metglas, між якими поміщений п’єзоелектричний шар з титанату свинцю-цирконію.
П’єзоелектричні матеріали генерують електрику під впливом механічних сил. Metglas — магнітострикційний матеріал, тобто він змінює форму під дією магнітного поля. У готовому пристрої зміна форми зовнішніх шарів під дією магнітних імпульсів змушує п’єзоелектричний матеріал в центрі генерувати електричний сигнал.
Магнітоелектрики вже тестували в неврології. Наприклад, дослідження 2021 року показало, як магнітоелектричні пристрої передають сигнали бездротовою мережею, замінюючи сигнальний шлях пошкоджених нейронів. Але сигнали магнітоелектриків, як правило, занадто швидкі, щоб людські нерви могли їх вловити.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники збільшили магнітоелектричну плівку, додавши до неї оксид платини, гафнію і оксид цинку. Незважаючи на багатошарову будову, товщина плівки становила всього близько 200 нм. Модифікація дозволила отримати оптимальну частоту для точно розрахованої нейронної стимуляції.
Готовий матеріал протестували на щурах і виявили, що він стимулює роботу периферичних нервів у гризунів під наркозом, а також відновлює функцію перерізаного сідничного нерва. Технологія підійде для розробок в області нейропротезування і сенсорного управління в мікроелектроніці.