颠覆传统！硬币大小MOF芯片模仿神经元，开启下一代计算新纪元

今日新闻 2025年10月15日 14:32 0 admin

话说前几天2025年诺贝尔化学奖颁给了研究金属有机框架（MOF）的科学家，这事儿刚上热搜，澳洲一支华人团队就跟着放出个大新闻，他们用MOF材料造了块硬币大小的液体芯片，关键是这玩意儿能跟大脑似的“记住”以前的信号。这可有意思了，毕竟传统芯片都是走电子流的，突然来个走液体的，还带记忆功能，咋做到的？

一、硬币芯片里的“迷你神经网”：靠液体流动记住电压变化

先说说这芯片的核心能耐，王焕庭教授带的团队在《ScienceAdvances》发的论文里讲，这芯片跟传统硅基芯片最大的区别，在于它传输的是离子液体，而且能保留之前信号的“记忆”。举个例子，当电压变化时，芯片里的质子和金属离子会有选择性地流动，就像大脑神经元之间传递信号那样，不仅能传导，还能“记住”之前的电压变化模式。

更绝的是它的结构设计，团队把分层金属有机框架（h-MOFNT）晶体组装到纳米通道里，形成了类似神经通路的结构。实验测出来，在0.1MHCl溶液里，这芯片的电流-电压曲线能走出S形，跟电子场效应晶体管（FET）有点像，但人家不用物理栅极电极，靠的是材料本身的分层结构来控制离子传输。

打个比方，传统芯片像固定路线的地铁，这芯片就像能自己“认路”的公交，根据之前的“经验”调整流动方向。

这里面有个关键突破：团队首次在纳米流体装置里观察到质子的饱和非线性传导，啥意思呢，就是说质子在里面不是瞎跑，而是会根据电压阈值“决定”要不要加速传导，这种特性让芯片有了短期记忆能力。论文共同一作陆军博士说，这相当于让液体电路有了“思考”的雏形，既能算数据，又能“学”着记住规律。

二、从“二极管”到“类脑开关”：220倍电阻切换藏着仿生密码

要说这芯片的“聪明劲儿”，还得看它在不同溶液里的表现，实验发现，当换成0.1M的KCl溶液时，芯片的电流-电压曲线又变成了二极管状，但在HCl溶液里那种非线性传输更厉害，正电压下高低电阻比能达到220倍，比二极管的50倍电阻比强多了。团队给这特性起了个名，叫“三极管样”特性，说白了就是能像三极管一样通过电压控制电流，还不用额外加电极。

为了验证这东西的实用潜力，团队还搭了个流体电路：把5个h-MOFNT并联起来，结果发现随着并联数量增加，电路能模仿电子FET的输出特性，电压调一调，电流就能跟着变。更有意思的是，扫描电压时芯片会出现磁滞回线效应，而且扫描速度越慢，回线越收缩，这说明它的“记忆”还跟信号频率有关联，活脱脱一个会“看情况”调整记忆的小家伙。

说实话，现在这芯片还处在概念验证阶段，但它展现的潜力可不小，传统电子芯片越做越小，快碰到物理极限了，而这种MOF液体芯片厚度能做到几纳米，靠流体传输信息，说不定能补上电子芯片的短板。王焕庭在新闻稿里就说，要是能设计出几纳米厚的MOF功能材料，未来的流体芯片可能颠覆现在的计算模式。

三、华人学者带队突破：从实验室到商业落地的“双向奔赴”

聊起这团队的带头人王焕庭，履历可挺有意思，他本科、硕博分别在华东理工和中科大念的，2005年去了莫纳什大学，现在还是莫纳什苏州校区的科研副校长。学术之外，他已经靠着MOF相关技术孵化了两家公司，看来是铁了心要把实验室成果往现实里搬。2023年他还回国到南京工业大学交流过，说不定国内团队也在跟进这类技术。