
蘑菇是我们日常餐桌上常见的一种美味佳肴,但在未来的计算领域,它有望成为电子芯片的绿色替代品。俄亥俄州立大学的一项研究显示,香菇等菌类在构建“活体计算机”方面具备巨大潜力,可以制造一种名为“蘑菇忆阻器”的新型器件。

忆阻器是一种能够记录过去电流量的电子元件,其电阻值会随通过它的电流而改变,并且在电源断开后仍能保持当前状态,其具有高效、自适应的原位学习能力,这对于机器人和自动驾驶汽车的应用至关重要。传统忆阻器多采用金属氧化物或无机材料制造,虽然性能优良,但存在制造成本高、毒性大以及对环境不友好等问题。
而蘑菇忆阻器以蘑菇的菌丝体为基础,具有天然的可降解性和环境可持续性,并且从材料科学的角度来看,香菇的菌丝体具有天然的多孔结构和良好的导电性。此外,香菇中富含的多糖类物质,如香菇多糖,不仅赋予了菌丝体结构稳定性,还可能增强其对辐射的抵抗力,这使得真菌忆阻器在航天等高辐射环境中具有潜在的应用价值。
研究人员选取香菇和白蘑菇进行培养,待菌丝网络成熟后,对其进行脱水处理,使菌丝样本形成稳定结构并具备长期保存能力。随后,将这些菌丝样本接入特殊的电子电路,并施加不同频率和电压的电信号。实验结果表明,这些“真菌芯片”在5.85kHz频率下,仍能以约90%的准确率在不同的电状态间切换,呈现出典型的忆阻特性,例如电流电压曲线中呈现出“收缩磁滞回线”特征。然而,随着电压频率的增加,性能会下降。不过,就像真正的大脑一样,可以通过将更多蘑菇连接到电路中来解决这个问题。
目前,真菌忆阻器仍处于实验室研究阶段,其尺寸和性能尚无法与半导体芯片相媲美。然而,它的低功耗、、低成本、高生物兼容性等特性为未来的绿色电子设备提供了新的可能性。研究指出,未来可通过改进工艺和采用微型化技术,进一步提升其性能和集成度,从而使其在可穿戴设备、自动化机器人、航空航天等领域发挥作用。
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