澳大利亚研发类脑流体芯片：模仿神经元可塑性突破电子芯片局限

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2025-12-08

澳大利亚莫纳什大学的科研团队近日传来重要突破，他们研发出一种微型流体芯片，其独特之处在于能模拟神经系统的工作原理，这项创新或将推动计算机技术向类脑计算模式转型。研究成果已发表于权威学术期刊《科学进展》，标志着离子电子系统的研究进入了全新阶段。

这款芯片直径不过几厘米，采用金属有机框架材料（MOF）构建，内部结构由数以千计的纳米级多孔通道组成。研究人员通过精心设计微流体路径，让离子在通道中传递过程中产生类似电子晶体管那样的开关响应。与传统的硅基芯片不同，这款芯片能够根据离子浓度的变化来"记住"过往的信号，有效模拟了神经元突触的可塑性特征。实验结果表明，芯片在电压刺激下展现出显著的非线性传导性能，并且在纳米流体系统中首次观察到了质子饱和传输的现象。

项目负责人王焕庭教授强调，这种经工程设计的纳米材料为突破电子芯片的物理瓶颈提供了全新思路。他进一步解释道："当我们将MOF材料厚度控制在纳米级的水平时，它表现出优越的离子吸附和释放性能，这使得我们可以构建出具有学习功能的流体电路。这一特性让芯片不仅具备逻辑运算的能力，还能储存动态信息，为未来液体数据存储设备的研发铺平了道路。"

在功能验证过程中，研究团队设计并构建了包含多条并行通道的流体网络。测试数据表明，这种系统对电压脉冲的响应与半导体晶体管高度相似，同时能够依靠离子浓度梯度来维持先前的输入状态。这种兼具处理与存储的双重特性，使得该芯片在处理连续动态数据流时呈现出显著优势，特别适合于需要实时响应环境变化的智能系统。

研究团队透露，这种新型流体芯片的制造流程与当前的微纳加工技术相兼容，但材料本身的特性带来了根本性的革新。MOF框架的孔隙率超过90%，这使科研人员能够在分子级别精确控制离子的传输路径，这一结构特点使芯片能够在较低功耗的条件下完成复杂的数据处理任务。目前，研究团队正在积极探索如何将芯片厚度进一步压缩至3纳米以下，希望打造出更高效的类脑计算原型系统。

来源:https://www.itbear.com.cn/html/2025-10/984508.html

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