以视网膜为灵感的碳氮基光子突触选择性检测紫外线

时间:2020-02-07 17:25 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

以视网膜为灵感的碳氮基光子突触选择性检测紫外线

首尔国立大学(Seoul National University)和韩国仁和大学(Inha University)的研究人员利用二维氮化碳(C3N4)纳米点材料,开发了模拟视网膜功能的光敏人工神经。此外,透过可选择性探测紫外光并处理其信息的感光人工神经,我们展示了一个智能视窗平台,可根据紫外线照射的程度和风险,即时调节紫外线的照射。

模拟生物神经系统的神经形态电子学是克服人工智能(AI)和物联网(IoT)领域的能量效率、高密度集成、数据处理速率等von Neurmann计算架构挑战的有希望的候选者。特别是光敏感神经形态电子技术被认为是下一代智能传感器应用的核心技术,因为它可以有效地复制生物突触的功能(两个神经元之间的连接,学习和记忆的关键作用)和检测各种类型的外部光信息。然而,以往的研究只集中于光感和突触功能在单一设备的整合,因此实际应用尚未探索。

1月27日发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上的这项工作描述了受视网膜启发的光敏感神经形态装置,利用响应紫外线(UV)的二维氮化碳(C3N4)纳米点层选择性地检测和处理紫外线暴露信息。紫外线(波长10 ~ 400纳米)对人体健康有害,但人眼视网膜却不能识别紫外线。因此,通过模拟视网膜,光敏感的神经形态电子学可以选择性地检测和处理紫外线刺激,将人类的视觉扩展到可见光以外,并适用于医疗设备。

课课组合成了以吸收紫外光为主的C3N4奈米点,并将其作为响应紫外光的浮栅层引入电晶体结构中。所述器件仅消耗18.06 fJ/synaptic事件,与生物突触的能量消耗相当。此外,首尔国立大学的研究小组通过将该装置与紫外线透过率调制器集成在一起,演示了对紫外线照射的现场调制。这些智能系统将进一步发展,以结合检测和剂量计算,以确定如何和何时降低紫外线透过率的预防性保健。

Tae-Woo李教授,首尔国立大学的一位教授说:“这个智能系统平台将广泛适用于先进电子皮肤能够自动适应light-dose环境的变化,智能窗户,可以有选择地控制透光率强紫外线灯,智能眼镜检测和阻止有害的紫外线,智能传感器、人工视网膜柔软的人形机器人,和神经接口兼容生物视神经。”李说:“类人机器人、复制和扩展人类感官的神经义肢以及预防性医疗设备的发展都可以从我们的工作中受益。”

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