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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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劉云圻課題組在功能性有機電化學(xué)晶體管方面取得重要進展
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劉云圻課題組在功能性有機電化學(xué)晶體管方面取得重要進展 發(fā)布時間：2025-08-22【字體： 大 中 小 】【打印】 【關(guān)閉】 離子信號的傳導(dǎo)能夠使生物體在低壓條件下高效地進行感知和學(xué)習(xí)。有機電化學(xué)晶體管（OECT）獨特的離子‒電子耦合特性，使其具有低工作電壓（＜1 V）、高生物兼容性等優(yōu)點，成為模擬生物神經(jīng)功能的理想構(gòu)筑單元。然而，低柵壓情況下OECT中的離子會向電解質(zhì)反向擴散，導(dǎo)致溝道電流迅速衰減，難以實現(xiàn)非易失性存儲，這成為OECT在超低電壓下模擬大腦學(xué)習(xí)與記憶功能的關(guān)鍵瓶頸。 在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)所有機固體實驗室劉云圻院士課題組在離子調(diào)控晶體管性能方面取得了一系列進展（Matter 2024,7,430‒455;Adv. Mater. 2023,35,2300242;Adv. Funct. Mater. 2022,32,2200959;Adv. Mater. 2018,30,1803961）。 近期，該課題組提出了一種光介導(dǎo)的離子捕獲-釋放動力學(xué)策略。基于該策略，OECT溝道內(nèi)的空穴可被陰離子捕獲，并在光感應(yīng)層/溝道界面形成穩(wěn)定的陰離子-空穴對，從而阻止陰離子向電解質(zhì)中自由擴散，使溝道維持在高電導(dǎo)狀態(tài)，這一特性使器件能夠在365‒660 nm的寬光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)超過100個存儲態(tài)。由于無需向溝道注入具有捕獲功能的陰離子，該OECT在零柵壓條件下即可實現(xiàn)非易失存儲特性，且整個器件的工作電壓低至0.1 V，為晶體管型存儲器已報道的最低值。進一步地，團隊利用該器件對生物視覺識別進行了訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，并構(gòu)建了可拉伸的心電圖(ECG)傳感器，最終成功開發(fā)出集光控離子遷移、多模態(tài)感知、學(xué)習(xí)與記憶功能于一體的OECT神經(jīng)形態(tài)器件。 相關(guān)研究成果發(fā)表在Nat. Commun.2025,16,6933期刊上，文章第一作者是博士生劉國才和文巍，通訊作者是郭云龍研究員、黃輝教授（天津大學(xué)）、劉云圻院士。 OECT神經(jīng)形態(tài)器件 有機固體實驗室 2025年8月22日 |
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