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科学家发现微小的“纳米孔”如何像大脑一样学习
科学家发现纳米孔的电荷控制离子的流动方式以及孔隙何时暂时关闭。这一发现可以让工程师设计出像突触一样“学习”的纳米孔，用于下一代计算。成孔蛋白存在于多种生命形式中。在人类中，它们通过支持免疫防御来帮助保护身体。在细菌中，它们通常发挥作用 [...]
来源:SciTech日报科学家发现纳米孔的电荷控制离子的流动方式以及孔隙何时暂时关闭。这一发现可以让工程师设计出像突触一样“学习”的纳米孔，用于下一代计算。
造孔蛋白存在于多种生命形式中。在人类中，它们通过支持免疫防御来帮助保护身体。在细菌中，它们通常充当毒素，在细胞膜上形成开口。这些天然孔调节离子和分子的运动，它们对分子运输的精确控制使其在生物技术（包括 DNA 测序和分子传感）中具有重要价值。
离子流中不可预测的行为
尽管生物纳米孔在研究和技术中很重要，但它们的行为方式却难以预测。对于离子如何穿过这些孔隙或离子运动为何会突然停止，科学家们仍然缺乏完整的解释。
有两个长期存在的谜团特别难以解释：纠正和门控。整流描述了离子流的变化，具体取决于所施加电压的“符号”（正或负——正或负）。当离子流突然下降时会发生门控。这些效应，尤其是门控效应，可能会扰乱传感应用，但目前人们对这些效应的了解还只是部分。
识别整顿和门控背后的力量
由洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的 Matteo Dal Peraro 和 Aleksandra Radenovic 领导的研究小组现已阐明了这些行为的物理根源。通过实验、计算模型和理论工作的结合，他们揭示了整流和门控都是由纳米孔内的电荷以及这些电荷如何与移动离子相互作用产生的。
测试工程纳米孔中的电荷模式
深入了解离子流和结构稳定性
迈向可编程和自适应纳米孔
DOI：10.1038/s41565-025-02052-6
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