人类各种感官中80%以上的信息来源于视觉感知。设计高效、低能耗的器件来模拟人类视觉系统对未来人工智能的应用具有重大意义。目前的人工视觉系统通常通过成熟的数字信息技术来实现，其信息处理单元并不能直接响应光信息，具有结构繁杂、数据冗余和能耗巨大等诸多问题。神经形态视觉传感是人们在对人类视觉系统工作机理进行不断探求中催生出的一种新型高效类脑视觉处理技术。二维有机/碳范德华异质结由于其超灵敏的光探测、可调的记忆可塑性和超低功耗，被认为是构筑人工神经形态视觉传感最有前途的材料体系之一。不同层状组分光吸收区域的耦合能够实现宽带光探测的视觉感知，而不相等的带隙和电荷传输的限制使得信息处理具有光学记忆可塑性。然而，如何通过绿色简单的溶液法高效实现该类二维异质结的规模制备仍然鲜有报道。
针对该问题，南京工业大学的黄维院士、刘举庆教授、李银祥副教授团队在前期二维分子晶体自组装研究工作的基础上，报道了一种在气液界面通过有机分子与氧化石墨烯共组装构筑大面积二维有机/碳材料异质结的普适性方法。获得了一系列均质的厘米级异质结双层薄膜，实现了高效的宽带（365-1550 nm）光感知及信息强化学习能力。其比探测率高达3.1×1013 Jones，双脉冲易化指数（PPF）高达214%，能耗仅为10-9 W。这种作为人工神经元的异质结器件还可以实现进行视觉学习和识别的神经形态网络，以及高效的时间信息解码。该工作为低维异质结构的经济大规模生产提供了一种有效和通用的策略。
图1. 二维有机/碳异质结共组装策略制备示意图（左）及结构表征（右）
这一重要研究成果于近日发表在Nature Communications 上，该工作得到国家自然科学基金委的资助。
Co-assembled perylene/graphene oxide photosensitive heterobilayer for efficient Neuromorphics
He-Shan Zhang, Xue-Mei Dong, Zi-Cheng Zhang, Ze-Pu Zhang, Chao-Yi Ban, Zhe Zhou, Cheng Song, Shi-Qi Yan, Qian Xin, Ju-Qing Liu*, Yin-Xiang Li*, Wei Huang*
Nat. Commun., 2022, 13, 4996, DOI: 10.1038/s41467-022-32725-y
https://www.x-mol.com/university/faculty/27680
https://www.x-mol.com/university/faculty/27718
https://www.x-mol.com/groups/li_yinxiang
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