近日，我校物理學院徐海陽教授團隊在新型神經形態器件領域取得重要研究進展。受人腦神經系統高效信息處理機制啟發，神經形態感知系統已成為推進類腦仿生發展的一項關鍵技術，在仿生機器人、智能假肢及柔性可穿戴領域展現獨特優勢。然而，傳統電路系統往往需要多個器件及復雜的電路設計，降低了信息處理的效率，于是開發單一器件模擬類腦感知功能對發展神經形態感知系統的意義越來越重要。因此，研究團隊提出了光控納流體人工樹突、發展了具有保護性抑制行為的感知運功系統，研究成果陸續發表在Advanced Materials、Advanced Functional Materials和Advanced Science等國際知名期刊上。
圖1.憶阻器光控人工樹突及神經形態傳感-運動系統
研究團隊利用納流體憶阻器構建了光控人工樹突，通過光調控納米通道中離子的運輸行為，有效地再現了生物神經樹突的時空整合功能；通過將機械臂等裝置連接，搭建了具有模擬低級神經中樞和高級神經中樞共同調控的縮手反射行為的神經形態系統，為開發納流體人工樹突和發展先進的神經形態傳感-運動系統提供了一種新策略。該成果以“Optogenetics-Inspired Nanofluidic Artificial Dendrite with Spatiotemporal Integration Functions”為題，發表在國際知名期刊Advanced Materials 《先進材料》上。我校物理學院博士研究生李壯壯為該論文的第一作者，林亞副教授、王中強教授和徐海陽教授為共同通訊作者。
圖2. 互補型憶阻器及人工運動感知系統
團隊提出了一種在納米多孔非晶碳層中摻入有限銅源的方法，構建了新型互補型憶阻器；將憶阻器與壓力、光學和溫度傳感器結合形成人工傳入神經，模擬了對各種外界刺激的仿生保護性抑制行為；此外將人工傳入神經與麻醉小鼠的坐骨神經連接，構建了人工運動感知系統進行突觸反饋。相關成果以“An Artificial Nerve with Complementary Memristor for Neuromorphic Self-Protection”為題，發表在國際知名期刊Advanced Functional Materials 《先進功能材料》上，我校物理學院田巧玲博士后為第一作者，趙曉寧教授、王中強教授和徐海陽教授為共同通訊作者。
團隊還開發了基于ZnO/WOx異質結的自供能光電憶阻器，通過光伏效應與異質結空間電荷區（SCRH）電子捕獲效應的協同作用，器件在零偏壓條件下展現出對恒定光刺激的瞬態響應和動態適應特性，成功模擬了視覺適應的兩項核心功能：脫敏效應和韋伯定律；通過將該器件與閾值開關（TS）器件集成，構建的視覺自適應系統，對過曝光圖像展現出高精度識別能力。該成果以“Bioinspired Adaptive Neuron Enabled by Self-powered Optoelectronic Memristor and Threshold Switching Memory for Neuromorphic Visual System”為題，發表在國際知名期刊Advanced Science《先進科學》上。我校物理學院博士研究生承艷坤為該論文的第一作者，林亞副教授、王中強教授和徐海陽教授為共同通訊作者。
相關論文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502438
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202507503
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202417461
