Self-rectifying magnetoelectric metamaterials for remote neural stimulation and motor function restoration

超材料 磁电效应 脉搏(音乐) 计算机科学 非线性系统 材料科学 物理 电压 光电子学 神经科学 电介质 铁电性 生物 多铁性 量子力学
作者
Joshua Chen,Gauri Bhave,Fatima Alrashdan,Abdeali Dhuliyawalla,Katie Hogan,Antonios G. Mikos,Jacob T. Robinson
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:23 (1): 139-146 被引量:65
标识
DOI:10.1038/s41563-023-01680-4
摘要

Magnetoelectric materials convert magnetic fields into electric fields. These materials are often used in wireless electronic and biomedical applications. For example, magnetoelectrics could enable the remote stimulation of neural tissue, but the optimal resonance frequencies are typically too high to stimulate neural activity. Here we describe a self-rectifying magnetoelectric metamaterial for a precisely timed neural stimulation. This metamaterial relies on nonlinear charge transport across semiconductor layers that allow the material to generate a steady bias voltage in the presence of an alternating magnetic field. We generate arbitrary pulse sequences with time-averaged voltage biases in excess of 2 V. As a result, we can use magnetoelectric nonlinear metamaterials to wirelessly stimulate peripheral nerves to restore a sensory reflex in an anaesthetized rat model and restore signal propagation in a severed nerve with latencies of less than 5 ms. Overall, these results showing the rational design of magnetoelectric metamaterials support applications in advanced biotechnology and electronics. Self-rectifying magnetoelectric metamaterials with nonlinear responses generate electrical pulse sequences that enable precisely timed remote neural stimulation and restoration of sensory motor responses in vivo.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
研友_yLpYkn完成签到,获得积分10
1秒前
佳佳发布了新的文献求助10
1秒前
molihuakai应助哇哦采纳,获得10
2秒前
七个小矮人完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
you完成签到,获得积分10
2秒前
Lurant发布了新的文献求助10
3秒前
tomot60606发布了新的文献求助10
4秒前
橙子快跑发布了新的文献求助10
5秒前
yuan发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
茉莉茉莉轰完成签到,获得积分10
9秒前
lvlv发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
三途发布了新的文献求助10
12秒前
蓝天应助tomot60606采纳,获得10
13秒前
14秒前
15秒前
华仔应助程辞采纳,获得10
15秒前
16秒前
18秒前
太阳完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
Sousky完成签到,获得积分20
19秒前
20秒前
22秒前
小绵羊发布了新的文献求助10
23秒前
橙子快跑完成签到,获得积分10
23秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
24秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
24秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6521455
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8314730
关于积分的说明 17786544
捐赠科研通 5623742
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2927686
邀请新用户注册赠送积分活动 1904426
关于科研通互助平台的介绍 1764631