氧化石墨烯膜离子限域忆阻器

液体中兼备突触与传感

一种能在湿环境下同时实现突触可塑性和味觉化学传感的纳米流体忆阻器件，为液体环境中的感存算一体提供新途径。

Zhang, Yuchun · Lin-Lin, Liu · Yao, Tian · 赵幸 · 颜永

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2025

具体参数

味道分类准确率

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技术优势

液体环境直接工作

器件利用氧化石墨烯膜内的离子限域效应，在湿条件下即可实现忆阻，无需固体电解质或封装，可直接用于生理环境。

突触与传感合一

同一器件既能模拟突触可塑性，又能感知化学物质，避免了传统系统中传感器与处理器分立带来的复杂性和延迟，为液体环境中的感存算一体提供硬件基础。

机制明确可解释

通过连续模型和离子动力学表征证明，界面吸附-脱附过程减缓离子输运并导致忆阻行为，因此器件性能可以通过控制膜内离子界面过程来调节。

应用场景

• 电子舌：直接用液体中的忆阻信号分类味道，替代传统电极阵列加后续数据处理的电子舌架构。
• 液体化学传感：在湿环境中原位感知化学物质并同时完成信息处理，省去外部模数转换。
• 纳米流体器件：利用二维膜纳米通道中的离子限域效应构建新型忆阻开关，为纳米流体器件增添突触功能。
• 液体环境感存算一体：让传感器在液体中直接进行类脑计算，避免数据搬运和模数转换延迟。