北科納米可提供MXene材料（可定制）

研究摘要

成果簡(jiǎn)介

圖文導(dǎo)讀

圖1.?生物傳入神經(jīng)系統(tǒng)和人工傳入神經(jīng)系統(tǒng)示意圖。

圖2.?兩種MXene人工突觸以及ANS器件的基本電學(xué)特性。(a) MXene人工突觸的結(jié)構(gòu)示意圖。(b)-(d) MXene納米片的HRTEM圖像。MXene@ITO的(e) I-V特性，(f) 開啟電壓以及電流統(tǒng)計(jì)，(g) 高低電阻統(tǒng)計(jì)分布，(h) 溫度依賴性測(cè)試。MXene@PET人工突觸的(i) I-V特性，(j) 開啟電壓以及電流統(tǒng)計(jì)，(k) 彎曲耐久性測(cè)試，(l) 彎曲后的保持特性。(m) 人工突觸懸空后，ICE層的電流穩(wěn)定性測(cè)試。(n) 人工突觸以0.5 V偏置后，ICE層的電流穩(wěn)定性測(cè)試。(o) 人工突觸懸空后，ICE以及MXene層的離子遷移示意圖。(p) 人工突觸以0.5 V偏置后，ICE以及MXene層的離子遷移示意圖。

圖3.?ANS器件的觸覺響應(yīng)測(cè)試以及相應(yīng)的可塑性突觸電流變化率的統(tǒng)計(jì)。(a)，(b) 點(diǎn)擊測(cè)試。(c)，(d) 滑動(dòng)測(cè)試。(e)，(f) 觸覺測(cè)試。(g)，(h) 抓握測(cè)試。(i)，(j) 夾取測(cè)試。(k)，(l) 彎曲測(cè)試。(m)，(n) 陣列的抓握測(cè)試。(o)，(p) 橈動(dòng)脈脈搏測(cè)試。

圖4.?ANS器件的物理機(jī)制探究。(a)-(e) ICE層表面和側(cè)面的光學(xué)以及SEM圖像。(f)-(i) 多孔結(jié)構(gòu)的ICE層在不同方向外力作用下的橫截面受力分析模擬。(j)-(m) ICE層的單一孔洞在不同方向外力作用下的橫截面受力分析模擬。(n)，(o) 有無壓力時(shí)ICE層內(nèi)部EMIM+和BF4-的離子遷移的示意圖。(p) ICE層的等效電路圖。(q)-(t) 不同溫度下，ANS器件的電流響應(yīng)曲線。(u) 不同溫度下，ANS器件的可塑性突觸電流變化率。

圖5.?(a) 一種基于“試錯(cuò)學(xué)習(xí)法”的操作性條件反射示意圖。(b)，(c) ANS器件在壓力和溫度聯(lián)合刺激下的后突觸電流響應(yīng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了從短期記憶到長期記憶的過程。

總結(jié)

本工作提出的一種低功耗、小型化的柔性ANS器件，并在人工突觸和真實(shí)的外部刺激之間建立了聯(lián)系。該器件成功模擬了真實(shí)外部刺激觸發(fā)的神經(jīng)響應(yīng)行為，且模擬操作性條件反射的出色表現(xiàn)使其成為觸覺神經(jīng)形態(tài)芯片和人工智能機(jī)器人中的有力候選者，為神經(jīng)形態(tài)芯片在觸覺和感覺學(xué)習(xí)中提供了更多的可能。

文獻(xiàn)鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552200564X

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