麦克马斯特大学与匹兹堡大学研究人员利用可见光束，在软材料中成功创建首个功能完整的与非门逻辑门，这一成果发表在《自然通讯》上，成为计算材料领域一项重大进展。计算材料领域中，材料无需传统电子电路即可处理信息。第一作者法里哈·马哈茂德本科就读于麦克马斯特大学，研究这种凝胶多年，她表示：“看到材料能进行逻辑运算，感觉就像在观察材料‘思考’，为软系统自主决策打开大门。”

研究团队证明，将三束自陷光束照射到特殊设计的凝胶中，可执行与非门逻辑运算。由于所有数字逻辑门都可由与非门构建，此成果确立了柔性光响应材料作为构建自主计算系统平台的地位。该工作建立在巴拉兹等人早期理论和计算研究之上，他们提出振荡化学凝胶等响应材料可作为感知、通信和计算网络的概念。

这项突破核心材料是花菁染料功能化的水凝胶，光照下会收缩。激光束进入凝胶，局部收缩增加折射率，使光束“自陷”。早期研究发现，同一凝胶中两束光会相互竞争，加入更多光束后，行为更复杂。马哈茂德称：“三束光时，观察到稳定相互作用模式，中间光束最暗，这可靠特性让我们将逻辑运算映射到软材料上。”萨拉瓦纳穆图强调，计算机逻辑可通过材料自身化学和物理特性实现，这是全新的材料功能思维方式。

该系统虽在速度或数据密度上无法与半导体处理器竞争，但对于软体机器人、自调节医疗器械等领域意义深远。研究还建立框架，允许在同一凝胶样品内同时进行多个逻辑运算，无需布线即可路由、组合或级联。

更多信息： Fariha Mahmood 等人，《软光响应水凝胶中功能完整的逻辑门》，《自然通讯》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》 、 《科学进展》