近日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)科大”）獲悉，該校團(tuán)隊(duì)在仿生光電神經(jīng)感知器件領(lǐng)域取得新突破，首次提出利用光電化學(xué)器件架構(gòu)，逼真模擬了生物體中的復(fù)雜視覺(jué)行為，為未來(lái)光電子與生物電子的交叉與集成應(yīng)用提供新的發(fā)展方向。該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助，研究成果近期發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)量和信息處理需求急劇增長(zhǎng)，而光電感知技術(shù)作為現(xiàn)代信息傳輸和處理的核心手段，顯得愈發(fā)關(guān)鍵。受生物視覺(jué)啟發(fā)的光電神經(jīng)突觸器件，有望將光電感知、信息存儲(chǔ)和信息處理功能集成到同一系統(tǒng)中，為多功能和集成化感知系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供全新途徑。然而，現(xiàn)有的光電神經(jīng)突觸器件無(wú)法有效模擬生物視覺(jué)系統(tǒng)中復(fù)雜的化學(xué)-光電全過(guò)程，較大程度限制了其功能性和應(yīng)用場(chǎng)景。

對(duì)此，中國(guó)科大微電子學(xué)院的孫海定教授課題組與武漢大學(xué)劉勝院士團(tuán)隊(duì)合作，在仿生光電神經(jīng)感知器件的前沿研究中取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)以第三代半導(dǎo)體氮化鎵（GaN）為核心材料的光電神經(jīng)突觸器件，實(shí)現(xiàn)具有化學(xué)調(diào)控的神經(jīng)形態(tài)功能。該器件首次提出利用光電化學(xué)器件架構(gòu)，結(jié)合傳統(tǒng)半導(dǎo)體構(gòu)筑新型半導(dǎo)體/電解質(zhì)異質(zhì)界面，并逼真模擬了生物體中的復(fù)雜視覺(jué)行為。

通過(guò)這種新型器件的構(gòu)筑，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了雙模式的突觸行為，成功調(diào)控了器件的突觸響應(yīng)行為。更為重要的是，該器件能夠模擬人體內(nèi)的氧化應(yīng)激過(guò)程，并進(jìn)一步重現(xiàn)氧化應(yīng)激引發(fā)的視覺(jué)認(rèn)知衰退現(xiàn)象，

這一器件架構(gòu)不僅突破了傳統(tǒng)光電神經(jīng)突觸器件的局限性，借助其獨(dú)特的溶液工作環(huán)境，還能夠與生物系統(tǒng)兼容并實(shí)現(xiàn)一體化集成，有望在仿生視覺(jué)、神經(jīng)形態(tài)生物傳感、光控腦機(jī)接口和神經(jīng)假肢修復(fù)等領(lǐng)域開(kāi)辟新的應(yīng)用前景，為未來(lái)光電子與生物電子的交叉與集成應(yīng)用提供新的發(fā)展方向。

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合肥通客戶(hù)端-合報(bào)全媒體記者 劉小容