液体模仿人脑思考？芯片告别硅基，澳洲华人用诺奖材料玩出新花样

景点排名 2026年09月02日 21:42 8 admin

2025 年诺贝尔化学奖刚把聚光灯打在金属有机框架（MOF）上，澳洲一支华人团队就带着用这种材料做的 “液体芯片” 惊艳了科研圈。

这块硬币大小的芯片，不靠传统硅基电路，而是用微观通道传输离子，还能像大脑一样记住过往信号，甚至模仿神经元的学习能力，直接为下一代计算设备打开了新赛道。

金属有机框架能拿下诺奖，核心在于它兼具多孔结构和可定制性，比表面积大到惊人，1 克材料展开后能覆盖一个足球场，这种特性让它在气体存储、催化等领域早有应用。

而澳大利亚莫纳什大学王焕庭院士带领的团队，首次把这种材料用到了纳米流体装置里。

他们将分层的 Zr-MOF-SO3H 晶体，组装进聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米通道的尖端区域，做出了一种叫 h-MOFNT 的器件。

和传统硅基芯片比，这款液体芯片有两个关键突破。

它能实现 “选择性离子传输”，在盐酸溶液里呈现出类似晶体管的 “三极管样” 特性，不用物理栅极就能控制电流，在氯盐溶液里又能像二极管一样工作，两种状态下电阻切换比最高能到 220 倍。

它自带 “短期记忆”，能记住之前的电压变化，这源于质子跨相传导时产生的内建电势门控效应，就像大脑神经元会根据过往信号调整反应，为类脑计算打下了基础。

团队在发表于《Science Advances》的论文中，通过构建一个包含多个金属有机框架通道的小型流体回路，展示了这款芯片的潜力。

他们用 5 个 h-MOFNT 器件搭了个小型流体回路，随着并联器件数量增加，电路输出电流能像传统晶体管一样逐步提升。

这项概念验证演示使其未来有望用于基于液体的数据存储或受大脑启发的计算系统</u>。

这次成果背后，有多位华人科研人员的身影。

论文共同一作胡晓怡，此前在国内高校从事纳米通道研究，加入团队后专门负责 MOF 晶体与纳米通道的组装工艺，据莫纳什大学官方新闻稿透露，该团队在器件制备上取得了关键突破。

另一位共同一作徐亨宇，擅长离子传输模拟，他开发的计算模型，精准预测了质子在 MOF 孔隙中的传导路径，为实验节省了大量时间。

通讯作者王焕庭院士更是深耕 MOF 领域 20 多年，本科毕业于华东理工大学，硕博阶段在中国科学技术大学深造。

2005 年加入莫纳什大学后，一直推动 MOF 材料的应用转化，目前他还担任莫纳什大学苏州校区科研副校长，经常带团队回国和东南大学、南京工业大学等高校开展合作。

值得一提的是，王焕庭团队早有产业转化经验。

根据莫纳什大学官网对其团队的介绍，他基于自己在莫纳什大学的科研成果参与创办了两家衍生膜科技公司。

其中首家公司的技术已用于医疗氧气提纯，第二家公司则专注于MOF膜在水处理领域的应用。

不过要注意的是，目前 h-MOFNT 还处于概念验证阶段，要走向实用还有不少挑战。

团队在论文中提到，当前器件的 MOF 层厚度在几十纳米，未来需要把厚度降到几纳米，才能进一步缩小芯片体积，同时提升离子传输速度。

另外，如何实现 “长期记忆” 也是关键，研究显示目前芯片的记忆效应依赖于瞬态离子动态，要用于数据存储或类脑计算，还需要优化材料结构，延长记忆保留时间。

但从行业趋势来看，液体芯片的探索正踩在关键节点上。

随着硅基芯片逼近物理极限，台积电、三星等企业在 3 纳米以下工艺上的研发成本越来越高，而离子型计算器件凭借体积小、能耗低的优势，被视为重要替代方向。

根据美国能源部（DOE）官网2024年发布的公告，其确已宣布投入巨额资金支持包括离子电子学在内的下一代计算技术研究，这标志着该领域正获得国家级资源的重点关注。

从诺奖材料到液体芯片，华人团队用创新打破了传统计算的思维定式，虽然目前还处于实验室阶段，但这种 “用液体替芯片思考” 的思路，已经为下一代计算技术开辟了新路径。

随着科研不断推进和产业合作的深入，未来我们或许能看到，基于 MOF 材料的液体芯片，在类脑计算、人工智能等领域发挥更大作用。

而中国科研力量在这一领域的探索，也将为全球技术发展贡献更多力量。

介绍十款！手机打血战麻将是不是有挂(确定是有挂)

发表评论