综述：利用纳米限域离子传输作为下一代神经形态计算与能量收集的多功能范式 可供购买

《Journal of Materials Chemistry C》：Harnessing nanoconfined ion transport as a versatile paradigm for next-generation neuromorphic computing and energy harvestingAvailable to Purchase

　　

摩尔定律的衰退与人工智能不可持续的能源消耗，已暴露出基于电子的计算方式的根本性局限。随着晶体管逼近原子尺度，冯·诺依曼瓶颈在数据搬运上浪费的功率日益严重，亟需一种根本性的替代方案。本综述认为，生物学早已通过一种优雅统一的原理——纳米限域离子的输运——同时解决了信息处理与能源供给这两大问题。从神经元的动作电位到电鳗的强大放电，生命系统借助选择性纳米尺度屏障上的离子通量进行高效计算，并将环境中的化学梯度转化为可用能量。本综述回顾了离子电子学这一新兴领域的最新进展，探讨如何通过精确调控界面几何结构、表面电荷、润湿性及外部刺激，使合成纳米通道中的离子动力学行为可编程化。讨论内容涵盖基于不对称输运、离子-界面相互作用及结构变形的离子忆阻器，以及其在超低开关能耗下模拟多种突触可塑性形式的能力。本综述还表明，相同的限域原理同样支撑着可与传统电子器件相媲美的渗透能、热能及光子能收集器。通过将神经形态计算与能源应用统一于"限域离子动力学"的共享框架之下，本综述勾勒出一条通向自主、生物相容、超低功耗系统的技术路径，使系统能够像自然生命一样自给自足地实现计算与供能。

可视化摘要

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本综述表明，纳米限域离子输运可实现超低功耗的可编程离子动力学，为神经形态计算与可持续能量收集提供了一个统一而全面的框架。

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本综述表明，纳米限域离子输运可实现超低功耗的可编程离子动力学，为神经形态计算与可持续能量收集提供了一个统一而全面的框架。

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? 2026 作者所有。由英国皇家化学会出版

2026

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