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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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劉云圻課題組在有機電化學晶體管仿生應用方面取得新進展 已有1人參與
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劉云圻課題組在有機電化學晶體管仿生應用方面取得新進展 2023-05-11 | 編輯：lry | 【大 中 小】【打印】【關閉】 仿生器件通過結合對生物體的模擬和研究，推動了智能電子的發(fā)展，而智能電子的物體識別能力是取代人類感官的一個重要選項，這使其能夠與現(xiàn)實世界進行交互感知。但目前用于識別物體的技術受限于高的操作電壓、復雜的外圍電路，且大多依賴于電子傳輸, 這與生物體內神經遞質以離子運輸?shù)男问讲患嫒荨? 有機電化學晶體管是一類具有廣闊應用前景的有機晶體管，其溝道與電解質直接接觸，并通過離子摻雜和去摻雜的方式調節(jié)溝道電導。該特性使其能夠作為低工作電壓（< 1 V）的傳感信號放大器，并且離子–電子相互作用使其可作為生物學和電子學之間的交互接口。因此，利用電化學晶體管開發(fā)低功耗、多感知和生物兼容的仿生系統(tǒng)是一種可行的方案。 在科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的支持下，化學所有機固體院重點實驗室劉云圻課題組在低壓仿生器件領域展開創(chuàng)新探索并取得重要進展。 他們首次提出了基于全聚合物電化學晶體管的觸覺/味覺離電感受器（如圖1A所示）。該傳感器每層均由聚合物材料組成，具有很高的生物相容性和柔性。得益于固有的離電特性，其工作電壓僅為0.1 V，比報道的人工感知受體器件低1到2個量級。同時，單個器件就可以準確地識別由人類觸覺和味覺系統(tǒng)感知的多種目標物體，而無需復雜的外圍電路（圖1B）。此外電化學晶體管的低器件密度阻礙了它的進一步應用。為了解決這個問題，研究人員使用172 nm準分子紫外光刻技術將器件圖案化，聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT  SS）作為器件的源極，漏極，柵極和活性層，最終作者成功制備出溝道長度為2 μm、器件密度高達104167個/cm2，成品率為97%的晶體管柔性陣列（圖1C），器件密度比其它報道值高出1–5個數(shù)量級。相關研究成果近期發(fā)表在《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.202300242)，論文第一作者為博士生劉國才，通訊作者為郭云龍研究員和劉云圻院士。 圖 A）生物感知受體和電化學晶體管離子傳輸示意圖。B）物體識別示意圖及信號輸出。C）準分子紫外光刻制備高密度器件陣列。 有機固體院重點實驗室 2023年5月11日 |
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