Нанофлюидные устройства с ионным транспортом обладают функцией связывания биологических и небириологических интерфейсов. Однако современные нанофлюидные устройства лишены адаптивной защиты и нелинейного управления, подобных электронным ограничителям тока. В данной работе представлен нанофлюидный ионный ограничитель на основе композитных волокон из оксида графена (GO) и наноцеллюлозы (NCF). Устройство использует влажное прядение для создания упорядоченных наноканалов с межслойным расстоянием около 1 нм, обеспечивающих контролируемую транспортировку ионов. Под воздействием сильного электрического поля быстроконцентрированные ионы у входа в канал вызывают кулоновское блокирование, что приводит к снижению концентрации ионов внутри канала у входа и формированию ионного градиента, направленного противоположно полю, индуцируя обратный ионный поток. Поэтому ток в устройстве падает после превышения порогового напряжения, проявляя адаптивное насыщение и снижение тока, подобное электронным ограничителям тока. Более того, построенная на указанном материале система стимул-ответ успешно моделирует передачу биологических нервных сигналов и механизм сверхлимитного подавления, а также позволяет расширять носители сигналов до нейромедиатора дофамина. Данная работа предоставляет новые прототипы устройств и теоретические основы для разработки адаптивных биоимитирующих ионных логических цепей и нейроморфных вычислительных систем.

Биоинтеллектуальное устройство; Наноцеллюлоза; Ионный ограничитель; Нанофлюид