中國科學(xué)院化學(xué)研究所于萍課題組在離子選擇性憶阻器研究方面取得新進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】憶阻器(Memristor)是一種具有記憶功能的非線性電阻器，繼電阻、電容和電感之后的第四種基本電路元件，1971年從理論上預(yù)言，并在2008年首次實(shí)現(xiàn)。憶阻器作為一種仿神經(jīng)器件，在類腦計(jì)算、腦機(jī)接口等領(lǐng)域具有巨大潛力。
 

　　在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力支持下，化學(xué)研究所活體分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室于萍課題組近年來一直致力于流體憶阻器的研究，在器件構(gòu)筑、傳輸原理及應(yīng)用方面展開了系統(tǒng)研究。在前期研究中，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)筑了聚電解質(zhì)限域流體體系 (J. Am. Chem. Soc.2017,139,1396–1399;Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57,4590.) ，發(fā)現(xiàn)了該體系中的憶阻行為，并首次實(shí)現(xiàn)了突觸可塑性的化學(xué)調(diào)控行為、神經(jīng)化學(xué)信號(hào)與電信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的模擬 (Science.2023,379,156-161)，為發(fā)展類化學(xué)突觸功能器件、神經(jīng)智能傳感、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等提供了新的思路。
 

　　近期，課題組通過設(shè)計(jì)新型流體憶阻器器件結(jié)構(gòu)和原理，提出并發(fā)展了基于有機(jī)液膜的離子選擇性憶阻器。他們構(gòu)建了溶有二苯并18-冠醚-6的二氯乙烷液膜體系，發(fā)現(xiàn)此體系具有憶阻器的特征，利用液膜中離子的濃度分布變化，實(shí)現(xiàn)了器件的記憶效應(yīng)，成功模擬了多種神經(jīng)電行為。相比于傳統(tǒng)固體器件，所發(fā)展的流體器件具有可與生物體系相比擬的工作電壓和功耗。更重要的是，利用二苯并18-冠醚-6的鉀離子選擇性，該器件首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)依賴于離子選擇性的神經(jīng)功能，如靜息電位等的模擬，為實(shí)現(xiàn)多離子并行類腦智能傳感和類腦計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在上PNAS期刊上(https://doi.org/10.1073/pnas.2417040122 (2025)), 文章第一作者是博士生解博揚(yáng)，通訊作者為于萍研究員，完成單位為中國科學(xué)院化學(xué)研究所、中國科學(xué)院大學(xué)。
 

基于仿生有機(jī)液膜的離子選擇性憶阻器件