仿生納流離子學概念于2021年被首次提出,由廈門大學化學化工學院和物理科學與技術學院雙聘教授侯旭團隊在美國《科學》期刊上提出。近年來,侯旭教授團隊積極推動仿生納流離子學技術在全球發展,2024年10月,仿生納流離子學入選了國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)發布的“2024年度化學領域十大新興技術”,此次入選進一步體現出了仿生納流離子學的顛覆性應用潛力。
仿生納流離子學是受大腦中神經信號產生與存儲機制的激發,以離子通道可控離子傳輸的功能為模板,通過納米材料設計,構建具有類似功能的人工離子可控傳輸納流器件平臺。
仿生納流離子學是在納流控技術、納米顯微技術、微納加工技術等多種技術飛速發展背景下所誕生的一種新興交叉學科,研究內容包括納米限域空間制備、限域空間物質傳輸機制、納流器件開發等。
根據新思界產業研究中心發布的《
2024-2028年中國仿生納流離子學行業市場供需現狀及發展趨勢預測報告》顯示,仿生納流離子學可用于開發新型仿生納流器件,仿生納流器件具有離子通量高、離子選擇性良好、滲透能量轉換性能高等特點,在類腦智能(如人工智能、腦機接口、類腦計算、人機增強)、生物傳感、神經科學、能源轉換等領域具有廣闊應用空間。
仿生納流器件可分為一維(1D)仿生納流器件、二維(2D)仿生納流器件。二維仿生納流器件是在二維納米材料(如石墨烯、氮化硼、二硫化鉬)基礎上發展起來的,相比于一維仿生納流器件具有更大的離子傳輸平移自由度、更多樣的離子間相互作用形式、更多的相互作用次數,未來應用潛力更廣闊。
目前全球已有多家研究團隊開展仿生納流離子學相關研究,并取得了多項研究成果。如廈門大學侯旭教授團隊開發了一種離子基動態單孔納流邏輯憶阻器,該納流憶阻器件具有化學信號調制邏輯功能;北京航天航空大學擁有仿生納流體器件技術專利《基于光電材料修飾的光能/滲透能集成的仿生納流體器件》,該器件可用于能源轉換領域。
新思界
行業分析人士表示,仿生納流離子學是一種新興交叉學科,研發時間極短,目前仍處于發展初期階段,產業化面臨著眾多挑戰。但仿生納流離子學具有巨大應用潛能,其可用于開發新型仿生納流器件,近幾年,仿生納流器件得到了快速發展,在類腦智能領域應用潛力日益凸顯。
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