(从左开始)柳浩天教授、崔王明博士课程生、李元宇硕博连读课程生
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汉阳大学融合电子工学部柳浩天教授团队于14日宣布,成功开发了“基于DPP-DTT(diketopyrrolo-pyrrole-dithienylthieno[3,2-b]thiophene)纳米线的光突触晶体管”。

现有的一般突触器件即便能实现基于光的学习功能,但由于光响应度低、长期运行稳定性差,难以真正应用于类脑传感器或医疗健康设备。

为了解决这一问题,研究团队将有机半导体DPP-DTT制备为纳米线(nanowire)结构从而在通道–绝缘体界面极大化面积比光响应性并提升了器件的长期稳定性。该半导体器件既能通过光刺激实现突触连接强度增强的学习(potentiation),也能通过电压刺激实现连接减弱的遗忘(depression),从而模拟人脑记忆的形成与遗忘过程并再现长·短期记忆特性。

利用这样的突触动作,研究团队成功实现了对ECG(心电图)、EMG(肌电图)等生物电信号的高精度分类。这显示出了其在医疗监测、生物信号分析、跨时代智能生物传感器等领域的应用潜力。

(a) 所提器件的结构图及基于DPP-DTT纳米线的突触行为示意图。(b) DPP-DTT纳米线光晶体管的光响应特性与突触仿真特性。(c) 基于器件突触特性的ECG、EMG信号分类应用。
(a) 所提器件的结构图及基于DPP-DTT纳米线的突触行为示意图。(b) DPP-DTT纳米线光晶体管的光响应特性与突触仿真特性。(c) 基于器件突触特性的ECG、EMG信号分类应用。

柳浩天教授表示:“此次研究提出了能够在单一器件中同时实现生物信号感知与类脑运算的核心技术。有望在低功耗·高集成度医疗监测系统、跨时代生物传感器、可穿戴医疗平台等多个领域广泛应用。”

此次研究在科学技术信息通信部与信息通信企划评价院的“信息通信广播创新人才培养(人工智能半导体高端人才培养)”项目资助下进行。研究成果已发表在了材料与电子器件领域国际权威学术期刊《Small》2025年8月刊,并在出版的同时被评选为了“编辑推荐(Editor’s Choice)”而备受关注。该论文《DPP-DTT Nanowire Phototransistors for Optoelectronic Synapses in EMG and ECG Signal Classification》由汉阳大学崔王明博士生、李元宇硕博连读生担任共同第一作者,柳浩天教授担任通讯作者。

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