Nat Mater：天津大学黄辉等开发新型全光子突触，让神经形态计算“光速”前进
来源：iNature 2026-08-04 11:52
该研究首次实现了有机全光子突触线性度的分子级可编程性，通过CSBAL机制绕过了传统电信号传输中的界面和电荷输运非均匀性问题，在线性度、能耗、速度、均匀性和稳定性等关键指标上全面刷新纪录。
有机突触器件为柔性和生物相容性神经形态计算及人机界面提供了一条途径。然而，由于界面效应和非均匀电子过程，电信号传输是非线性的且重现性差，这可能增加能耗。有机全光子突触规避了电传输，但仍受限于非线性的光化学和光异构化过程。
2026年7月31日，天津大学黄辉、陈皓、中国科学院大学彭谦共同通讯在Nature Materials（IF=38）在线发表题为Organic synapses with programmable linearity for neuromorphic computing的研究论文。
该研究首次实现了有机全光子突触线性度的分子级可编程性，通过CSBAL机制绕过了传统电信号传输中的界面和电荷输运非均匀性问题，在线性度、能耗、速度、均匀性和稳定性等关键指标上全面刷新纪录。
所构建的APSS展示了在抗干扰图像采集和高精度神经形态计算中的巨大潜力，为开发低能耗、柔性、生物兼容的下一代类脑计算和人机接口提供了全新的材料与器件平台。
能够实现类人认知（包括思考、决策和自然交互）的智能器件的开发仍然是人工智能领域的一个关键目标。受生物神经系统的启发，其中神经递质等有机分子 enables 高效信号传输，突触器件已成为神经形态架构的基石，桥接了人工和生物信息处理。
特别是，有机突触器件因其在机械柔性和生物相容性方面的固有优势而脱颖而出，将其定位为神经形态计算和无缝人机交互的有前景平台。
光电神经形态设备和LAPSs的示意图（图源自Nature Materials）
在此，研究人员基于电荷分离缓冲自适应发光机制开发了线性可编程有机全光子突触。客体分子结构的系统工程调控了电荷分离动力学，允许对突触线性度进行精确控制。所得器件表现出0.0093的线性参数v、99%的均匀性、97%的重复性、每突触事件59 zJ的光学触发能量和1.39 ns的响应时间。
集成线性可编程有机全光子突触的全光子传感器系统实现了高质量的图像采集和高图像分类准确性。这些结果建立了一个用于神经形态信号处理的分子可编程光物理平台，并为低能耗人机界面提供了一条潜在途径。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02689-1
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