水基納米流體離子器件在腦機接口、生物兼容計算等前沿領域具有獨特優勢。近期，中國科學院近代物理研究所重離子科學與技術全國重點實驗室科研團隊聯合蘭州大學、河北地質大學等合作者在單離子徑跡納米通道中成功實現了穩定的離子憶阻效應，并通過精準調控實現了可編程轉變的憶阻與突觸功能，為下一代低功耗神經形態計算硬件的開發提供了新的技術路徑。相關成果于7月22日發表在《微觀（Small）》期刊上。
科研人員依托蘭州重離子研究裝置（HIRFL）的微束單離子輻照和徑跡蝕刻技術，制備出單錐形（SCN）和雙錐形（BCN）兩種構型的納米流體憶阻器件。實驗表明，兩類器件均表現出優異的循環穩定性，在經過數百次開關循環后仍能保持穩定的憶阻性能。
研究還進一步發現，通過改變器件兩側電解質中的離子種類（鉀、鎂、鐵離子），憶阻器可在“單極”、“雙極”或“混合”三種模式間實現靈活切換，且憶阻模式可隨陽離子價態變化及連續電壓循環發生可編程轉變。研究揭示，離子積累與耗盡機制是憶阻開關行為和突觸可塑性的統一物理起源，這一機制得到了COMSOL 多物理場模擬的定量驗證。
在能效表現方面，該器件單次突觸事件的能耗僅約13.2 pJ。人工神經網絡訓練模型在小尺寸 MNIST 手寫數字識別任務中達到了94.5% 的識別準確率，驗證了該納米流體憶阻器件在神經形態計算中的應用潛力。