Sinapse artificial de luz impulsiona computação neuromórfica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/02/2026

Heteroestruturas de van der Waals em cascata inspiradas na retina para computação neuromórfica.
[Imagem: Yifan Guo et al. - 10.31635/ccschem.025.202506841]

Neuromórfica iônica

As câmeras digitais, baseadas em matrizes de sensores conhecidas como CCDs, têm cumprido suas promessas com louvor, mas está chegando a hora de pensar na próxima geração de equipamentos de imagem.

E, para isso, os olhos são uma fonte de inspiração natural. O que não se esperava era que os resultados tivessem um alcance tão grande, indo muito além dos horizontes do imageamento.

Sensores neuromórficos, capazes de detectar a luz e regular dinamicamente os sinais parecem ser o caminho a seguir para a visão bioinspirada, visando não apenas as câmeras, mas também os sistemas de visão artificial, interfaces cérebro-computador e sensoriamento inteligente.

No entanto, os dispositivos experimentais demonstrados até agora, que usam elétrons como portadores de carga, apenas imitam o comportamento neural, sendo difícil usá-los para replicar o complexo processamento de sinais mediado por íons biológicos - os sistemas visuais biológicos percebem os sinais de luz através da migração dinâmica de íons, permitindo um processamento de informações eficiente e multidimensional.

Para superar essa deficiência, Yifan Guo e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China foram buscar ajuda na tecnologia de nanofluídica, a manipulação de fluidos e íons em escala nanoscópica que está na base da criação dos biochips e de uma série de outras tecnologias que prometem fazer a ponte entre o biológico e o eletrônico.

A tecnologia nanofluídica biomimética já é uma plataforma usada para a transdução de sinais iônicos, controlando a migração de íons em nanoescala, mas as membranas desenvolvidas até agora para "filtrar" os íons consistem em um único componente com espessura na faixa dos micrômetros (muito grandes), além de conter uma única interface ativa, o que limita a eficiência da separação das cargas fotogeradas e a capacidade de controlar os caminhos da migração iônica.

O mecanismo bioinspirado servirá a uma multiplicidade de tecnologias, da visão de máquina à computação semelhante à do cérebro.
[Imagem: Yifan Guo et al. - 10.31635/ccschem.025.202506841]

Sinapse artificial acionada por luz

Para dar um salto de qualidade, Guo usou óxido de grafeno e materiais ultraporosos, conhecidos como estruturas orgânicas covalentes, ou COFs (Covalent Organic Frameworks), para criar uma membrana fluídica em escala nano, e com um adicional marcante: Os íons fluem pela membrana, de modo controlado, impulsionados por luz.

Esta é uma novidade na área porque integra os chamados materiais de van der Waals, o que permitiu alinhar duas estruturas diferentes com precisão atômica, formando em "projeto em cascata" que alcançou um acoplamento fotoelétrico-iônico, ou seja, os íons permeiam a membrana sob estimulação luminosa.

A eficiência do acoplamento íon-elétron permitiu criar canais fotoelétricos-iônicos altamente ajustáveis e com nível muito elevado de atividade, estabelecendo uma rede de transporte iônico contínua e espacialmente controlável. Esse mecanismo sinérgico não apenas melhora significativamente a eficiência do transporte de íons fotoinduzido, mas também estabelece a base física para a modulação neuromórfica do sinal iônico.

"Este trabalho, pela primeira vez, alcançou o acoplamento fotoelétrico-iônico fotomodulado baseado em membranas nanofluídicas bidimensionais, conferindo ao dispositivo plasticidade sináptica e capacidades de processamento de sinais neurais. Esta plataforma de computação iônica fornece um novo mecanismo físico e um novo caminho material para a construção de sistemas eficientes, escaláveis e adaptáveis semelhantes ao cérebro, demonstrando amplas perspectivas de aplicação no processamento inteligente de informações e em dispositivos visuais semelhantes ao cérebro," escreveu a equipe.

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