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西安交通大学:基于OECT的高频人工神经,为脑机接口等应用提供新思路

MEMS  · 公众号  ·  · 2025-05-21 00:00

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得益于上述“一石三鸟”的设计,具有GIBS结构的有机电化学晶体管(OECT)实现了高跨导和超快响应速度,综合性能为目前报道的n型OECT中的最高值。其作为感受器,可对光、电、化学等多模态信号实现高灵敏响应;作为神经元,可通过互补反相器实现248V/V的高电压增益和1.5kHz的高截止频率;作为神经突触,可实现100kHz的高频电导读写和长时间的电导记忆。

由以上三部分均质集成而构建的人工神经,不仅具有良好的生物相容性和长期植入稳定性,还可以在钙离子的化学介导下以超过250Hz的频率实现对外界信号的感知-处理-记忆功能,覆盖了所有已知生物神经的刷新频率范围。通过植入实验,该人工神经成功使神经功能受损的小鼠恢复了条件反射能力。该研究在有机半导体和新兴神经电子学领域具有重要科学价值和应用前景,为脑机接口开发和各类神经系统疾病的治疗提供了新思路,特别是对脊髓损伤、周围神经损伤等疾病的修复具有积极意义。


a. 生物神经与人工神经的构成组件与对应关系;b. 梯度双连续结构结构示意图;c. 具有梯度双连续结构的v-OECT性能与其他已报道器件的综合性能对比;d. 人工神经用于恢复神经功能受损小鼠的条件反射能力。

相关研究成果以《一种基于均质集成有机电化学晶体管的高频人工神经》(A high-frequency artificial nerve based on homogeneously integrated organic electrochemical transistors)为题发表在国际材料与电子学交叉领域顶级期刊《自然-电子》(







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