来源：X-MOL
研究员团队利用二维材料的原子级厚度优势与优异物化特性，通过微米纳米加工技术全国重点实验室平台，精确加工了一系列基于石墨烯和MoS2的零维纳米限域孔结构，创新发展了一种新型仿生纳流体忆阻器件。基于统计结果，发现了零维纳米限域孔的离子电导和电学特性的构效关系，在约0.5到200 nS的范围内展现出忆阻器的滞回特性曲线。
本研究基于不同价态载流子的静电作用实现了对纳流体忆阻器件滞回曲线和电导开关比的调控，为高阶可调控的神经形态计算奠定基础。对于单价和二价离子，纳流体忆阻器展现出自交叉的非易失性和双极性特征。增加离子价态到三价，观察到负差分电阻现象的同时纳流体忆阻器切换为非自交叉的易失性和单极性特征，且电导开关比提升约4倍。
本研究进一步分析了零维纳米限域孔器件的等效电路，研究了施加电压频率相关的电学特性转变和忆阻效应的频率极限，在毫秒量级脉冲宽度下实现了每脉冲约0.546 pJ的能耗，优于当前报道的最先进的纳流体忆阻器件。
零维纳米限域孔结构在埃米长的结构、丰富的离子响应、低工作电压和毫秒级工作脉冲宽度等方面与生物纳米孔相似。不仅有助于解决纳流体神经形态应用在器件层面的瓶颈问题，而且助力于深入理解大脑神经活动的机理，为实现类脑人工智能提供新思路。