Dispositivos nanofluídicos que utilizam íons como meio de transporte possuem a função de conectar interfaces biológicas e não biológicas. Contudo, os dispositivos nanofluídicos relatados atualmente carecem de funções de proteção adaptativa e regulação não linear semelhantes aos limitadores eletrônicos de corrente. Para resolver esse problema, este estudo relata um limitador de corrente iônica nanofluídico baseado em fibras compostas de óxido de grafeno (GO) e nanocelulose (NCF). Este dispositivo utiliza um processo de fiação úmida para construir nano-canais ordenados com espaçamento entre camadas de cerca de 1 nm, realizando transporte controlado de íons. Sob estímulo de campo elétrico forte, o acúmulo rápido de íons na entrada do canal desencadeia o efeito de bloqueio de Coulomb, levando à redução da concentração de íons dentro do canal na entrada e estabelecendo um gradiente de concentração iônica oposto à direção do campo elétrico, induzindo um fluxo iônico reverso. Portanto, a corrente no dispositivo mostra uma tendência de queda após ultrapassar o limiar de tensão, refletindo um mecanismo adaptativo de saturação e atenuação de corrente semelhante à função de limitação de corrente em circuitos eletrônicos. Além disso, o sistema estímulo-resposta baseado neste material simulou com sucesso a condução do sinal nervoso biológico e o mecanismo de supressão de ultrapassagem, podendo expandir o portador do sinal para moléculas do neurotransmissor dopamina. Este trabalho fornece um novo protótipo de dispositivo e uma base teórica para o desenvolvimento de circuitos lógicos iônicos biomiméticos adaptativos e sistemas de computação neuromórfica.

Dispositivos inteligentes biomiméticos; nanocelulose; limitador iônico; nanofluídico