Les dispositifs nanofluidiques utilisant des ions comme milieu de transport possèdent la capacité de relier les interfaces biologiques et non biologiques. Cependant, les dispositifs nanofluidiques actuels manquent de fonctions de protection adaptative et de régulation non linéaire similaires aux limiteurs de courant électroniques. Pour résoudre ce problème, ce travail rapporte un limiteur de courant ionique nanofluidique basé sur des fibres composites d'oxyde de graphène (GO) et de nanocellulose (NCF). Cet appareil utilise un procédé de filage humide pour construire des nanocanaux ordonnés avec un espacement inter-couches d'environ 1 nm, réalisant un transport contrôlé des ions. Sous stimulation par un champ électrique intense, l'accumulation rapide d'ions à l'entrée du canal déclenche un effet de blocage de Coulomb, entraînant une réduction de la concentration des ions dans le canal à l'entrée et l'établissement d'un gradient de concentration ionique opposé à la direction du champ électrique, ce qui induit un flux ionique inverse. Par conséquent, le courant de l'appareil diminue après avoir dépassé le seuil de tension, illustrant un mécanisme adaptatif de saturation et d'atténuation du courant similaire à la fonction de limitation de courant dans les circuits électroniques. De plus, le système stimulus-réponse basé sur ce matériau a réussi à simuler la conduction des signaux nerveux biologiques et le mécanisme de suppression supraliminaire, et peut étendre le vecteur du signal aux molécules de dopamine, un neurotransmetteur. Ce travail fournit un nouveau prototype de dispositif et une base théorique pour le développement de circuits logiques ioniques bio-inspirés adaptatifs et de systèmes informatiques neuromorphiques.

Dispositif intelligent biomimétique; Nanocellulose; Limiteur ionique; Nanofluide