Soluções de Poliacídico como um Analógico de uma Rede Neural

Apesar do crescente interesse em materiais neuromórficos—uma implementação física de redes neurais que poderia superar as limitações da chamada arquitetura de von Neumann—maioria dos estudos foram realizados com base em sistemas especialmente construídos para esse propósito. Já foi mostrado anteriormente que análogos de redes neurais podem surgir espontaneamente em soluções de polímeros hidrofílicos, mas esses sistemas envolviam moléculas de diferentes naturezas ou requeriam interação direta entre clusters macromoleculares. O presente artigo propõe uma teoria que indica a possibilidade de formação de um análogo de rede neural mesmo em uma solução de poliacídico relativamente fraco e de um único componente. Um modelo é sugerido com base na consideração da distribuição heterogênea de grupos ionogênicos de polímeros dentro do volume, levando a flutuações de campos elétricos e, como resultado, a mudanças locais no grau de ionização dos grupos funcionais. A descrição teórica do sistema mostra como ele foi reduzido a uma solução do análogo com base na equação de Poisson–Boltzmann. Os resultados obtidos mostraram que são apenas flutuações na distribuição de cargas que fornecem a resposta coletiva do sistema a influências externas e servem como um argumento a favor da analogia de tal solução dentro de uma rede neural. Os resultados são discutidos no contexto de um potencial sistema de polímero hidrofílico simples como um material neuromórfico prototípico e em evolução que é relevante para eletrônica orgânica, metamateriais e estudos sobre a evolução prébiológica.