近日，我校物理學(xué)院徐海陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)在新型神經(jīng)形態(tài)器件領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。受人腦神經(jīng)系統(tǒng)高效信息處理機(jī)制啟發(fā)，神經(jīng)形態(tài)感知系統(tǒng)已成為推進(jìn)類(lèi)腦仿生發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在仿生機(jī)器人、智能假肢及柔性可穿戴領(lǐng)域展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)電路系統(tǒng)往往需要多個(gè)器件及復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，降低了信息處理的效率，于是開(kāi)發(fā)單一器件模擬類(lèi)腦感知功能對(duì)發(fā)展神經(jīng)形態(tài)感知系統(tǒng)的意義越來(lái)越重要。因此，研究團(tuán)隊(duì)提出了光控納流體人工樹(shù)突、發(fā)展了具有保護(hù)性抑制行為的感知運(yùn)功系統(tǒng)，研究成果陸續(xù)發(fā)表在A(yíng)dvanced Materials、Advanced Functional Materials和Advanced Science等國(guó)際知名期刊上。
圖1.憶阻器光控人工樹(shù)突及神經(jīng)形態(tài)傳感-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)
研究團(tuán)隊(duì)利用納流體憶阻器構(gòu)建了光控人工樹(shù)突，通過(guò)光調(diào)控納米通道中離子的運(yùn)輸行為，有效地再現(xiàn)了生物神經(jīng)樹(shù)突的時(shí)空整合功能；通過(guò)將機(jī)械臂等裝置連接，搭建了具有模擬低級(jí)神經(jīng)中樞和高級(jí)神經(jīng)中樞共同調(diào)控的縮手反射行為的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)納流體人工樹(shù)突和發(fā)展先進(jìn)的神經(jīng)形態(tài)傳感-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供了一種新策略。該成果以“Optogenetics-Inspired Nanofluidic Artificial Dendrite with Spatiotemporal Integration Functions”為題，發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Materials 《先進(jìn)材料》上。我校物理學(xué)院博士研究生李壯壯為該論文的第一作者，林亞副教授、王中強(qiáng)教授和徐海陽(yáng)教授為共同通訊作者。
圖2. 互補(bǔ)型憶阻器及人工運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)
團(tuán)隊(duì)提出了一種在納米多孔非晶碳層中摻入有限銅源的方法，構(gòu)建了新型互補(bǔ)型憶阻器；將憶阻器與壓力、光學(xué)和溫度傳感器結(jié)合形成人工傳入神經(jīng)，模擬了對(duì)各種外界刺激的仿生保護(hù)性抑制行為；此外將人工傳入神經(jīng)與麻醉小鼠的坐骨神經(jīng)連接，構(gòu)建了人工運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)進(jìn)行突觸反饋。相關(guān)成果以“An Artificial Nerve with Complementary Memristor for Neuromorphic Self-Protection”為題，發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Functional Materials 《先進(jìn)功能材料》上，我校物理學(xué)院田巧玲博士后為第一作者，趙曉寧教授、王中強(qiáng)教授和徐海陽(yáng)教授為共同通訊作者。
團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了基于ZnO/WOx異質(zhì)結(jié)的自供能光電憶阻器，通過(guò)光伏效應(yīng)與異質(zhì)結(jié)空間電荷區(qū)（SCRH）電子捕獲效應(yīng)的協(xié)同作用，器件在零偏壓條件下展現(xiàn)出對(duì)恒定光刺激的瞬態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)適應(yīng)特性，成功模擬了視覺(jué)適應(yīng)的兩項(xiàng)核心功能：脫敏效應(yīng)和韋伯定律；通過(guò)將該器件與閾值開(kāi)關(guān)（TS）器件集成，構(gòu)建的視覺(jué)自適應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)過(guò)曝光圖像展現(xiàn)出高精度識(shí)別能力。該成果以“Bioinspired Adaptive Neuron Enabled by Self-powered Optoelectronic Memristor and Threshold Switching Memory for Neuromorphic Visual System”為題，發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Science《先進(jìn)科學(xué)》上。我校物理學(xué)院博士研究生承艷坤為該論文的第一作者，林亞副教授、王中強(qiáng)教授和徐海陽(yáng)教授為共同通訊作者。
相關(guān)論文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502438
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202507503
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202417461
