Iontrônica: Chip nanofluídico tem memória semelhante à do cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/10/2025

Em vez de microcanais escavados no silício, o novo processador fluídico usa canais presentes nas estruturas metal-orgânicas.
[Imagem: Xiaoyi Hu et al. - 10.1126/sciadv.adw7882]

Computação fluídica

Com os usos da inteligência artificial se ampliando e aumentando muito o consumo de energia, tem crescido também o interesse em arquiteturas alternativas de computação, que podem ser vantajosas em várias situações onde os computadores tradicionais não são muito eficientes.

Este é o caso da tecnologia microfluídica, chips construídos com microcanais que podem ser usados não apenas para misturar fluidos em escala microscópica, com amplas aplicações em biomedicina, como também para construir circuitos lógicos programáveis, capazes de tomar decisões e fazer cálculos.

Na verdade, Xiaoyi Hu e colegas da Universidade Monash, na Austrália, demonstraram agora que essa computação fluídica pode ir muito além, incorporando mecanismos típicos dos componentes eletrônicos neuromórficos, como os memoristores.

Além de fazer cálculos no sentido tradicional, recebendo sinais de entrada e mostrando sinais resultantes de saída, o chip construído pela equipe, com aproximadamente o tamanho de uma moeda, também consegue lembrar sinais anteriores, imitando a plasticidade dos neurônios no cérebro.

Para construí-lo, a equipe se valeu das estruturas metal-orgânica, ou MOFs, as estruturas porosas que acabam de ganhar o Nobel de Química.

O processador fluídico não trabalha com elétrons, mas com íons que caminham dentro dos canais dos MOFs.
[Imagem: Xiaoyi Hu et al. - 10.1126/sciadv.adw7882]

Iontrônica metamórfica

A equipe construiu uma estrutura metal-orgânica cuidadosamente projetada para apresentar canais capazes de canalizar íons por caminhos definidos, o que permite imitar o liga e desliga dos transistores eletrônicos.

E é a operação com os íons - e não com elétrons - que faz toda a diferença.

"Pela primeira vez, observamos a condução não linear de prótons por saturação em um dispositivo nanofluídico. Isso abre novas oportunidades para o projeto de sistemas iontrônicos com memória e até mesmo capacidade de aprendizado," explicou o professor Huanting Wang. "Se pudermos projetar materiais funcionais, como MOFs com apenas alguns nanômetros de espessura, poderemos criar chips fluídicos avançados que complementem ou até mesmo superem algumas limitações dos chips eletrônicos atuais."

Para demonstrar o potencial da computação iônica integrada, a equipe construiu um pequeno circuito fluídico com múltiplos canais MOF. A resposta do chip às mudanças de voltagem imita o comportamento dos transistores eletrônicos, mas sobretudo apresenta efeitos de memória - a passagem de determinados íons altera o modo como o circuito responde - que poderão ser usados em sistemas de armazenamento de dados baseados em líquidos, ou em sistemas de computação inspirados no cérebro.

"Nosso chip pode controlar seletivamente o fluxo de prótons e íons metálicos e se lembra de mudanças de voltagem anteriores, o que lhe confere uma forma de memória de curto prazo," disse Jun Lu, membro da equipe. "O que torna nosso dispositivo verdadeiramente especial é sua estrutura hierárquica, que lhe permite controlar prótons e íons metálicos de maneiras totalmente diferentes. Esse tipo de transporte seletivo e não linear de íons nunca foi visto antes em nanofluídica."

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