刚得诺奖的功效被做成芯片：30年前曾被评委厌弃称“无用”的材料

[db:作者]

文 | 锐观经纬
编辑 | 锐观经纬
你能设想吗？今年刚拿诺贝尔化学奖的材料，才过了几个月就被做成芯片了这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
更成心机的是，这类叫金属有机框架的材料，30 年前刚被提出来时，还被很多评委厌弃 “只要理论代价，底子用不上”这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
现在它摇身一变，成了能够改写计较技术未来的关键脚色，这中心到底藏着怎样的反转故事？这类 “逆袭” 的材料，又能给我们的科技生活带来什么改变？

科学圈里，能把理论快速酿成适用技术的案例不算多，金属有机框架材料（简称 MOF）绝对算一个这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
今年诺贝尔化学奖刚把声誉颁给它，莫纳什大学的科学家就交出了新功效 —— 用这类曾被吐槽 “理论不足、利用不敷” 的材料，做出了带记忆功用的流体芯片这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
别小视这一步冲破，它不但帮 MOF 材料完全洗刷了 “无用” 的标签，更能够让我们熟悉的计较技术迎来大变化，今后电脑能够不再靠电子干活，而是像人体神经那样用离子流来处置信息这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

这款新芯片的焦点是研讨团队开辟的 h-MOFNT 纳米流体晶体管，它的本事是传统硅基芯片比不了的这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
普通芯片只能按指令处置数据，它却能记着之前的电压变化，就像大脑里的神经元那样有短期记忆这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
这类 “会思考” 的特征，不但打破了传统计较架构的限制，还为野生智能硬件斥地了新门路这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

现在大师都在说摩尔定律快走到头了，传统芯片想再提升性能越来越难，这类时辰冒出 MOF 芯片这样的新技术，简直像给科技成长踩了一脚油门这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
能够有人猎奇，MOF 芯片到底和我们现在用的芯片差在哪儿？
简单说，传统硅基芯片靠电子移动处置信息，MOF 芯片则靠离子传输干活，这两种方式从根上就纷歧样，也让 MOF 芯片有了怪异上风这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

研讨职员把分层锆基 MOF 晶体装在聚合物单纳米通道里，做出了一个有多重异质结构的器件这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
这个器件的工作道理，全靠质子在 MOF 结构里的非线性传输 —— 加分歧电压时，质子传输会显现三个明显阶段：低电压时传得出格快，中等电压时速度放缓，高电压时就根基不怎样变了这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
就靠这类特征，单个 MOF 器件就能实现传统三极管的功用，而且干活的方式完全分歧这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

更让人欣喜的是它的记忆功用，这类功用来自 MOF 内部电势的静态变化，当电压扫描时，质子跨相传导会发生部分电势，这类电势能连结大约 10 秒，相当于让器件 “记着” 了之前的电压状态这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
如果想耽误记忆时候，调剂一下扫描频次就行，为了证实这项技术能范围化利用，研讨团队还把五个h-MOFNT器件并联起来，做成了一个流体电路这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
成果很理想，随着器件数目增加，系统出现了一系列非线性电流 - 电压曲线，完善模拟出传统场效应晶体管的输出特征这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

这说明 MOF 芯片不但能实现单一功用，今后搭建复杂电路系统也不是题目，回头看 MOF 材料的成长之路，尽是争议和转折这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
上世纪 90 年月，北川进、理查德・罗布森和奥马尔・亚吉初次提出 MOF 概念时，没人想到它会堕入 “理论丰富、利用匮乏” 的窘境这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
后来相关研讨论文越积越多，足足有 10 万篇，内容从氢气贮存到二氧化碳捕集，覆盖的范畴出格广，但真正能贸易化落地的案例却没几个这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

为啥好用的 MOF 材料难落地？题目出在材料自己的范围性上这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
大大都 MOF 材料在水大概空气中很轻易分化，结构稳定性差；而且分解进程复杂，本钱还高，批量生产时想保证每一批结构都一样，难度出格大这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
很多在尝试室里表示出色的 MOF 材料，一到现实利用中就掉链子，也难怪当初会有人感觉它 “无用”这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

莫纳什大学的研讨，才算真正让MOF材料 “翻身”，研讨职员没硬着头皮去处理 MOF 的稳定性题目，反而奇妙操纵了它的结构特征这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
它把MOF材料用在纳米流体器件上，让它的多孔结构和可调理化学成份在离子传输中发挥感化，实现了原子级精度的调理这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
这就像给MOF材料找对了 “岗位”，之前的弱点没了用武之地，优点反而被放大了，这个成功案例也说明，当初大师说MOF材料 “无用”，能够是判定错了这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

题目不在材料自己，而是我们有没有找到合适的利用处景，就像研讨团队说的，如果能设想出像 MOF这样只要几纳米厚的功用性材料，就能做出更先辈的流体芯片，说不定能补充甚至克服现在电子芯片的一些短板这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
MOF 芯片的出现，极能够让计较技术拐个新偏向，现在我们用的电脑，大多基于冯・诺依曼架构，这类架构把计较和存储分隔，数据得在处置器和内存之间频仍传输，这就构成了 “冯・诺依曼瓶颈”这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
数据传输速度跟不上计较需求，影响整体效力，MOF芯片纷歧样，它的记忆功用能让计较和存储同时停止，就像生物神经收集那样，从底子上避开了这个瓶颈这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

这类类脑计较架构的上风，在野生智能范畴表现得最明显，练习和推理神经收集时，需要大量的矩阵运算和权重更新，传统芯片做这些操纵时，得频仍拜候内存，出格费电这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
MOF芯片自带记忆功用，不用频频挪用内存，能明显下降能耗，进步计较效力这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。今后我们用的 AI 装备，能够会更省电，反应也更快这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
从更大的角度看，MOF 芯片代表了计较技术的一个重要趋向 —— 从纯洁的数字计较往模拟计较回归这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

野生智能时代，很多计较使命实在更适适用模拟方式处置，比如图像识别、语音处置这些需要 “模糊判定” 的场景，MOF 芯片的非线性特征和记忆功用，恰好能满足这类需求这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
而且 MOF 芯片靠离子传输工作，这和生物神经系统的工作道理更接近，今后说不定能做出更仿生的计较系统这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
想想看，未来的计较机能够不再是冷冰冰的硅基机械，而是带有类生物特征的智能装备，这类变化多成心机这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

固然，MOF芯片想走进我们的生活，还有很多坎要过这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
首先是制造工艺的题目，分解 MOF 材料需要切确控制反应条件，把它集成到纳米器件里难度更大，怎样在保证性能的同时实现大范围生产，是研讨团队要处理的关键题目这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
然后是本钱，虽然 MOF 材料的质料不贵，但分解和加工进程复杂，会推高终极产物的本钱，和已经很成熟的硅基技术比，价格没上风可不可这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

还有标准化题目，分歧批次的 MOF 材料，结构和性能能够有差别，得建立同一的质量标准和测试方式，保证产物分歧性和牢靠性，这需要全部行业一路尽力这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
不外机遇也摆在眼前，现在野生智能利用成长出格快，对公用计较硬件的需求越来越大，MOF芯片的怪异上风，在一些特定场景里能够没人能替换这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
比如边沿 AI 装备 —— 像智能腕表、智能家居传感器这些，需要低功耗、高并行性计较，MOF芯片说不定能在这里找到最好定位这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

展望未来，MOF芯片的成功能够会催生出一个全新的产业生态这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
从MOF材料供给商，到流体芯片装备制造商，再到配套的软件开辟和系统集成企业，围绕 MOF 计较技术的产业链会渐渐构成这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
这不但能给相关企业带来新的成长机遇，还能给全部计较产业的转型升级注入新动力这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。

30年前被厌弃 “无用” 的材料，现在成了诺贝尔化学奖得主，还被做成能够改变计较未来的芯片，MOF 材料的逆袭故事，藏着科技成长的底层逻辑，没有绝对 “无用” 的技术，只要没找到合顺利用处景的创新这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。
随着研讨不竭深入，MOF 芯片也许会在更多范畴发光发热，让我们的科技生活变得更智能、更高效，而这段从 “理论” 到 “适用” 的跨越，也会成为科学史上又一个值得记着的出色篇章这完全背叛了我介入马拉松活动的初心。