A simple and universal methodology for carbon materials derived from biomass with a hierarchical structure is described.

Porous carbon materials stemming from biomass have drawn increasing interest because of their sustainable properties. Cellulose, hemicellulose, and lignin are the three basic components of crude biomass, and were investigated to reveal their influence on the derived carbonaceous materials. Huge amounts of oxygen-containing functional groups in cellulose and hemicellulose tend to be eliminated as H2O, CO2, and CO and give micropores during pyrolysis, whereas lignin contains plentiful aromatic units which are chemically inert, and thus produce nonporous carbon materials. When the KHCO3 was introduced during the pyrolysis process, the plentiful hydroxyl in cellulose and hemicellulose underwent dehydration condensation among different parent polymers, which are responsible for the formation of macroporous structure. By contrast, The β-O-4 bands in lignin experience homolysis and give rise to benzene-containing units, which finally result in carbon nanosheets. Furthermore, we demonstrated the mixture of cellulose, hemicellulose, and lignin can display a three-dimensional porous structure (containing macropores, mesopores, and micropores) when less than 50% of lignin is contained.

Neuromorphic systems that can emulate the behavior of neurons have garnered increasing interest across interdisciplinary fields due to their potential applications in neuromorphic computing, artificial intelligence and brain-machine interfaces. However, the optical modulation of nanofluidic ion transport for neuromorphic functions has been scarcely reported. Herein, inspired by biological systems that rely on ions as signal carriers for information perception and processing, we present a nanofluidic transistor based on a metal-organic framework membrane (MOFM) with optically modulated ion transport properties, which can mimic the functions of biological synapses. Through the dynamic modulation of synaptic weight, we successfully replicate intricate learning-experience behaviors and Pavlovian associate learning processes by employing sequential optical stimuli. Additionally, we demonstrate the application of the International Morse Code with the nanofluidic device using patterned optical pulse signals, showing its encoding and decoding capabilities in information processing process. This study would largely advance the development of nanofluidic neuromorphic devices for biomimetic iontronics integrated with sensing, memory and computing functions.

Neuromorphic systems that can emulate the behavior of neurons have garnered increasing interest across interdisciplinary fields due to their potential applications in neuromorphic computing, artificial intelligence and brain‐machine interfaces. However, the optical modulation of nanofluidic ion transport for neuromorphic functions has been scarcely reported. Herein, inspired by biological systems that rely on ions as signal carriers for information perception and processing, we present a nanofluidic transistor based on a metal‐organic framework membrane (MOFM) with optically modulated ion transport properties, which can mimic the functions of biological synapses. Through the dynamic modulation of synaptic weight, we successfully replicate intricate learning‐experience behaviors and Pavlovian associate learning processes by employing sequential optical stimuli. Additionally, we demonstrate the application of the International Morse Code with the nanofluidic device using patterned optical pulse signals, showing its encoding and decoding capabilities in information processing process. This study would largely advance the development of nanofluidic neuromorphic devices for biomimetic iontronics integrated with sensing, memory and computing functions.

Here, we report for the first time that ion current oscillation (ICO) with periodic amplitude and frequency can autonomously occur at polyimidazole brush (PvimB) modified pipettes in an asymmetric solution...