材料科学突破 - MOF材料因其明确的通道结构和可适配多种化学成分的特性 被用于制造具备原子级精度调节能力的纳米流体芯片[5] - 研究人员利用MOF构建了分层纳米流体晶体管器件h-MOFNT 该器件包含一维和三维两种类型的非均质通道结[5][8] - 此前MOF材料因结构稳定性差 合成过程复杂且成本昂贵 导致其工业化应用受限 相关论文数量高达10万篇但实际落地应用屈指可数[20] 技术原理与特性 - h-MOFNT器件在电流-电压测试中表现出非线性质子传输特性 电流增长在特定电压区间内呈现被"阈控"或"门控"的状态 而非简单的线性增加[9] - 该器件在扫描环路电压时表现出滞后环路效应 扫描速率下降会挤压滞后环路 证明其非线性质子传输对电压扫描频率存在依赖性[10] - 通过电压扫描顺序实验 h-MOFNT展现出流体忆阻和学习特性 即器件能够记住过去的电压状态[10] - 其短期记忆特性源于MOF分层相中内部电势对质子的反向传输 产生的局部电势ΔE和ΔE′间隔约10秒 可通过高压扫描频率增强[13] 应用前景与潜力 - 基于MOF的纳米流体芯片可完成常规计算 并能记住之前的电压变化 形成类似大脑神经元的短期记忆功能[3] - 利用五个h-MOFNT通过并行编程构建的小型流体电路 成功模拟了通过增加门控电压实现电子FET的输出电流特性[11] - 该技术预示着新一代计算机的范例 通过设计纳米级厚度的功能性材料 有望制造出先进的流体芯片以补充或克服当前电子芯片的局限性[4] - 未来通过合理设计异构约束系统 有望实现基于液体的信息存储甚至类脑计算[13]