C60 与 GO 携手：光电子突触点亮动态视觉识别之路

来源：上海幂方电子科技有限公司更新时间：2025-02-26 09:11:49 阅读量：126

导读：C60 与 GO 携手：光电子突触点亮动态视觉识别之路

研究背景

人类视觉神经系统在感知和处理外部刺激方面表现出色，仿生视觉系统通过模仿生物突触特性来提升记忆编码和感知能力。光电子突触器件模拟生物突触，在可穿戴电子设备等领域具有应用潜力。二维材料与光电分子形成的异质结层状材料是光电子突触的理想材料，但传统合成方法存在成本高、设备复杂、产物缺陷多等问题，因此开发高效、便捷、环保的制备方法至关重要。

研究内容

人类视觉神经系统擅长识别和处理外部刺激，这对各种生理功能至关重要。仿生视觉系统利用生物突触的特性来改善记忆编码和感知能力。模拟这些突触的光电器件可以提升可穿戴电子产品的性能，层状异质结材料因其可调节的特性和生物相容性，成为光电子突触的理想材料。然而，传统的合成方法复杂且对环境有害，会导致稳定性差和电荷转移效率低等问题。因此，开发一种更高效、便捷且环保的层状异质结材料制备方法势在必行。在此，华东理工大学顾震、王纪红教授团队采用一步超声法将富勒烯（C60）与氧化石墨烯（GO）混合，通过自组装制备出均匀的层状异质结复合薄膜。基于该薄膜的仿生光电子突触在动态视觉识别任务中达到了97.3%的准确率，并展现出突触可塑性等能力。利用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外 - 可见光谱（UV-vis）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进行的实验证实，GO和C60之间存在稳定的π-π相互作用，这有助于电子转移并延长载流子复合时间。这种利用高密度π电子材料的新方法推动了人工智能和神经形态系统的发展。相关研究以”Efficient Carbon-Based Optoelectronic Synapses for Dynamic Visual Recognition“为题发表在Advanced Science期刊上。

图文导读

总结与展望

总之，作者采用一步超声法结合自组装技术制备了C60@GO光电层状异质结柔性薄膜，该方法简便且环保。基于这种薄膜组装的光电子突触展现出优异的短期记忆（STM）、长期记忆（LTM）能力以及突触可塑性。此外，C60@GO器件的实验混淆矩阵在视频分析任务中显示出97.3%的高准确率，证明了其动态视觉识别的高效性。由于其具有较高的双脉冲易化（PPF）功能，有望实现高效的时间信息解码。而且，X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外 - 可见光谱（UV-vis）和扫描电子显微镜（SEM）分析表明，氧化石墨烯（GO）和C60通过π-π相互作用牢固结合，电子从GO转移到C60，从而延长了载流子与空穴的复合时间。这项研究表明，该方法可显著拓展二维富π电子材料在光电子领域的应用范围。

期望通过优化材料的异质结结构，或者选择性能更优的碳基材料，能够进一步提升光电子突触的可塑性和功能性。鉴于该方法本身操作简便，将其与其他成熟技术相结合，有望显著提高光电器件的响应能力和突触功能。因此，这些研究成果为优化材料的光电性能提供了一种直接有效的途径，也为人工智能和神经形态领域的进一步研究开辟了新思路，展现了新的应用前景。

文献链接

http://dx.doi.org/10.1002/advs.202414319

来源：Artificial Synapse

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