新策略構(gòu)筑大尺寸異質(zhì)結(jié)，為人造視覺感知提供材料和技術(shù)支持！

　　近日，南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院劉舉慶教授、李銀祥副教授課題組，創(chuàng)造了一種基于氣液界面共自組裝策略構(gòu)筑大尺寸二維碳基異質(zhì)結(jié)的普適性方法，獲得了系列勻質(zhì)厘米級異質(zhì)結(jié)雙層薄膜。這一工作為構(gòu)筑人工神經(jīng)形態(tài)視覺傳感提供了材料和技術(shù)上的支持，相關(guān)研究論文日前發(fā)表在《自然·通訊》上。

　　“所謂氣液界面共自組裝策略，形象地理解就是，水面上先后滴加了兩種溶液，這兩種物質(zhì)會在水和空氣的二維界面各自進(jìn)行自組裝成膜——一個一個小分子均勻排列成二維膜，兩種膜同時又通過彼此間的范德華作用力形成層狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該策略具有普適性，所形成的異質(zhì)結(jié)面積較大，可達(dá)厘米大小；異質(zhì)結(jié)具有高均勻性，整個膜各處的質(zhì)量接近、厚度勻稱。”李銀祥介紹，范德華作用力類似于一種吸引力，讓兩者可以堆疊在一起。

　　“通俗地說，正是因為異質(zhì)結(jié)的每一層物質(zhì)光吸收范圍的疊加，才使它具有寬范圍的光吸收。異質(zhì)結(jié)中的含氧官能團(tuán)使其具有缺陷態(tài)。缺陷態(tài)會俘獲光生電子，光照撤去后，電子會被緩慢釋放出來。因為每個物質(zhì)的能帶之間不重合、有差值，并且因為缺陷態(tài)對于電荷的俘獲和釋放過程，讓這個異質(zhì)結(jié)對光信號有了記憶可塑性。” 論文共同第一作者、南京工業(yè)大學(xué)博士董雪梅解釋，記憶可塑性是指給予不同的記憶時間，記憶程度不一樣，遺忘的時間也是不同的，“一幅畫看一遍和看十遍的效果是不一樣的，后者記得會更深，忘得會更慢”。

　　該團(tuán)隊設(shè)計了基于這類異質(zhì)結(jié)的類腦光電突觸器件。董雪梅介紹，相比之下，團(tuán)隊設(shè)計的該器件，極大簡化了器件的復(fù)雜度，它像人類視覺系統(tǒng)一樣，將光信號的感知、存儲與處理集于一身，這就降低了信息在不同器件之間傳遞導(dǎo)致的時間延遲和能耗。

　　課題組相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該器件能耗僅為10-9瓦，能夠感知從紫外光、可見光到近紅外光這個寬范圍內(nèi)的光照刺激，同時在暗環(huán)境中能夠探測到非常微弱的光信號。除了具有較強的光感知能力之外，該器件和人類大腦中兩個神經(jīng)元之間的突觸結(jié)構(gòu)一樣，還能夠同時對探測到的光信號進(jìn)行記憶和處理。

　　214%雙脈沖易化指數(shù)說明該器件對所探測到的光信號具有非常高的記憶能力。采用光信號對器件的突觸權(quán)重進(jìn)行調(diào)控，基于異質(zhì)結(jié)的類腦光電突觸還可以實現(xiàn)視覺學(xué)習(xí)和識別的神經(jīng)形態(tài)網(wǎng)絡(luò)，以及高效的時間信息解碼。

　　董雪梅表示，該器件的制備也將對未來人工智能技術(shù)，包括自動駕駛、無人機視覺導(dǎo)航、工業(yè)檢測及視頻信息的實時解析等應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。