南京大学赵伟伟研究团队最新在National Science Review刊登的成果，首次揭示了一种具备生化探测能力的金属有机骨架材料人工神经元，这种神经元可以在水溶液中感知天然神经信号物质多巴胺，为人工神经系统的构建提供了新思路。

固有的局限存在于常规人工神经元之中：采用硅或金属氧化物半导体构建的固态神经元，在水性介质中无法正常运作，因而难以复制神经递质及离子调节所引发的神经活动；另有一些基于混合离子-电子导电聚合物的有机神经元，虽然可以在水性环境中发挥作用，但在构造与性能方面面临诸多难题，比如：专门功能聚合物的研发与制备步骤相当复杂。

MOFs属于一种多孔晶体材料，其构成是金属离子核心与有机分子配体借助强力键结合，因而具备构造可规划性、性能可调整性以及合成可操控性等显著特点，于众多行业展现出广泛的应用价值。特别是在水系神经形态器件这一领域，MOFs凭借其多样的化学属性、极高的孔隙度、显著的体积电容以及与众不同的阻变效应，正逐步显现出其巨大的发展前景。

这项研究开发出一种三端MOF神经元，这种神经元能够在水溶液中响应多巴胺而生成动作电位的信号。该神经元的关键组成部分是具有导电性的MOF材料Ni3(HITP)2，科研人员首先将其直接沉积在经过图案化处理的基片上，从而形成了MOF晶体管。随后，该晶体管被连接到微控制器单元以及外部电路，最终组装成了一个人工神经元模型。

MOF神经元可实现的复杂功能

这种MOF神经元能够复制多种复杂的神经元作用，比如整合信号和产生脉冲，能够使突触易化引起的脉冲变宽，还能通过多巴胺来调整脉冲的数量和宽度。另外，受多巴胺影响的脉冲可以用来精确操控外部装置，当多巴胺水平上升时，机械臂的收缩动作会变得更快，收缩幅度也会更大。

这项研究首次构想出具备生化感知能力的MOF神经元，为人工神经元的发展开辟了新思路，在未来的神经形态生物探测和人工神经网络等方向上都有很大的研究前景，同时也充分展现了MOF材料在人工神经元应用方面的巨大价值。