Учёные создали нанофлюидный чип с «мозгоподобной» памятью

Схема нанофлюидного устройства на основе MOF с двумя типами гетеропереходов в разных масштабах: (i) одномерный переход между ограниченным пространством PET NC и плотной фазой MOF и (ii) трёхмерные взаимосвязанные переходы собственной фазы MOF на локальной стороне наконечника h-MOFNT. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw7882

Учёные из Университета Монаша создали крошечный чип на основе жидкости, который ведёт себя подобно нейронным путям мозга, потенциально открывая дорогу для нового поколения компьютеров.

Чип размером примерно с монету был создан из специально разработанного металло-органического каркаса (MOF) и пропускает ионы через крошечные каналы, имитируя включение/выключение электронных транзисторов в компьютерах.

Но в отличие от обычных компьютерных чипов, он также может «запоминать» предыдущие сигналы, имитируя пластичность нейронов в мозге.

Работа опубликована в журнале Science Advances.

Соавтор исследования, выдающийся профессор сэр Джон Монаша и стипендиат ARC, профессор Хуантинг Ван, заместитель директора Центра мембранных инноваций Монаша, подчеркивает потенциал инженерных нанопористых материалов для устройств следующего поколения.

«Впервые мы наблюдали насыщающую нелинейную проводимость протонов в нанофлюидном устройстве. Это открывает новые возможности для проектирования ионтронных систем с памятью и даже способностями к обучению», — заявил профессор Ван.

«Если мы сможем создавать функциональные материалы, такие как MOF, толщиной всего в несколько нанометров, мы сможем создавать передовые флюидные чипы, которые дополнят или даже преодолеют некоторые ограничения современных электронных чипов».

Чтобы продемонстрировать его потенциал, команда создала небольшую жидкостную схему с несколькими MOF-каналами. Реакция чипа на изменения напряжения имитировала поведение электронных транзисторов, одновременно демонстрируя эффекты памяти, которые однажды могут быть использованы в системах хранения данных на основе жидкостей или в вычислительных системах, вдохновлённых мозгом.

Соавтор исследования доктор Джун Лу с факультета химической и биологической инженерии Университета Монаша, который в настоящее время работает приглашённым исследователем в Калифорнийском университете, заявил, что эта разработка является первой в своём роде и представляет собой важный шаг на пути к компьютерам, которые думают более по-человечески, используя жидкость вместо твёрдых схем.

«Наш чип может избирательно контролировать поток протонов и ионов металлов, и он запоминает предыдущие изменения напряжения, что придаёт ему форму кратковременной памяти», — сказал доктор Лу.

«Что делает наше устройство по-настоящему особенным, так это его иерархическая структура, которая позволяет ему контролировать протоны и ионы металлов совершенно разными способами. Такой избирательный, нелинейный ионный транспорт ранее не наблюдался в нанофлюидике».

Больше информации: Xiaoyi Hu et al, Selective ion transport of nonlinear resistive switching by hierarchical nanometer-to-angstrom channels for nanofluidic transistors, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw7882

Источник: Monash University