3月11日，記者從西安交通大學(xué)獲悉：該?？蒲腥藛T開發(fā)出可化學(xué)調(diào)控的人工神經(jīng)。該項(xiàng)研究在有機(jī)半導(dǎo)體和新興神經(jīng)電子學(xué)領(lǐng)域具有重要科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景，為腦機(jī)接口開發(fā)和各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新思路，特別是對(duì)脊髓損傷、周圍神經(jīng)損傷等疾病的恢復(fù)具有積極意義。

近年來，隨著腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、人工智能等領(lǐng)域的迅速發(fā)展與深度融合，生物神經(jīng)修復(fù)、腦機(jī)接口等技術(shù)逐漸從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。人工神經(jīng)是用于臨床神經(jīng)修復(fù)和腦機(jī)接口的重要技術(shù)，需要具備能夠放大、記憶、整合、傳遞生物體內(nèi)微弱且高頻信號(hào)的能力。

“這要求人工神經(jīng)同時(shí)具備快速響應(yīng)、高放大能力和良好生物相容性，并實(shí)現(xiàn)感知—處理—記憶功能的一體化融合?！蔽靼步煌ù髮W(xué)金屬材料強(qiáng)度全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授馬偉介紹，傳統(tǒng)硅基電路雖然性能強(qiáng)大，但缺乏對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)等生物化學(xué)信號(hào)的響應(yīng)能力，無法實(shí)現(xiàn)化學(xué)調(diào)控，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硬質(zhì)，存在生物相容性差、難以與柔軟神經(jīng)組織長期穩(wěn)定連接等問題。

針對(duì)以上問題，馬偉帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型具有梯度雙連續(xù)結(jié)構(gòu)（GIBS）的垂直有機(jī)電化學(xué)晶體管器件，構(gòu)筑了生物相容性好、可化學(xué)調(diào)控的高性能人工神經(jīng)。通過多次植入試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)GIBS結(jié)構(gòu)破解了電荷與離子難以同時(shí)高效傳輸?shù)碾y題，確保了良好的電導(dǎo)記憶性能，并為器件提供生物相容性的神經(jīng)界面。這種人工神經(jīng)不僅具有良好生物相容性和長期植入穩(wěn)定性，還可以在鈣離子的化學(xué)介導(dǎo)下以超過250Hz的頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)外界信號(hào)的感知—處理—記憶，覆蓋了所有已知生物神經(jīng)的刷新頻率范圍。

近日，團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果以《一種基于均質(zhì)集成有機(jī)電化學(xué)晶體管的高頻人工神經(jīng)》為題發(fā)表在國際材料與電子學(xué)交叉領(lǐng)域頂級(jí)期刊《自然-電子》上。該項(xiàng)目得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)國際合作研究項(xiàng)目、青年學(xué)生基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（博士研究生）等項(xiàng)目的支持。

責(zé)任編輯：黃蕊