《JMCC》中山大学刘川:耐久/耐温/稳健双网络水凝胶有机电化学晶体管用于神经形态电路

2021-09-17 12:11:43 高分子材料科学

结合传感和计算功能的人工突触在新兴的类人感觉系统中发挥了重要作用。特别是,有机电化学晶体管 (OECT) 因其具有高跨导性、灵活性、生理兼容性和低工作电压而备受追捧。然而,仍然缺乏可以与复杂电路集成的高性能和长期稳定的OECT。

最近,中山大学科研团队通过使用双网络水凝胶作为电解质,提出了一种基于水凝胶的电化学晶体管(HECT)。鉴于水凝胶的突出性能,包括其不干燥、防冻和自愈特性,工程化的 HECT 表现出超过 4 个月的长期稳定性,低至 -30 °C 的宽工作温度,以及对损坏的坚固性。此外,由于 HECT 可以成功模拟多种突触功能,因此通过将设计的晶体管与光学传感器耦合来实现光电神经形态电路。神经形态电路可以根据不同的触发光输出可调图像。重要的是,所提出的晶体管可以与各种传感器集成,为未来神经形态电子学的发展提供了一个有前途的策略。

图 1 (a) 生物突触示意图。(b) 人工突触装置的示意图。(c) DN 水凝胶的示意图。(d) DN 水凝胶在刀切后处于损伤和愈合状态的光学显微镜图像(顶部)和不同变形状态下 DN 水凝胶的照片(底部)。(e) 水凝胶电解质在 1 Hz 至 100 kHz 频率下的比电容;插图:相角和阻抗。(f) HECT 的输出特性(W = 1000 µm,l = 100 µm);插图:基于水凝胶的晶体管的光学图片;比例尺为 2 毫米。(g) HECT 的传递特性。

图 4 模仿有角度的人类时空视觉感知系统。(a) 生物视觉系统的工作原理。(b) 光电神经形态电路和光伏电路的示意图。在各种光照射后在电路中编码的动态图像:(c)光强度,(d)光照射时间,和(e)光照射频率。

相关论文以题为A high endurance, temperature-resilient, and robust organic electrochemical transistor for neuromorphic circuits发表在《Journal of Materials Chemistry C》上。通讯作者是中山大学刘川教授。

参考文献:

doi.org/10.1039/D1TC02215F

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