近日，中國科學院院士黃維團隊和南京工業大學柔性電子(未來技術)學院教授劉舉慶、副教授李銀祥課題組，創造了一種基于氣液界面共自組裝策略構筑大尺寸二維碳基異質結的普適性方法，獲得了系列勻質厘米級異質結雙層薄膜。這一工作為實現上述仿生應用提供了材料和技術支持。相關成果發表于《自然—通訊》。

二維層狀異質結是一種類似千層蛋糕那樣一層一層堆疊起來的新型材料結構，被認為是構筑人工神經形態視覺傳感(比如仿生眼)最有前途的材料之一。

“所謂氣液界面共自組裝策略，形象地理解就是，水面上先后滴加了兩種溶液，它們會在水和空氣的二維界面各自進行自組裝成膜，兩種膜又通過之間的范德華作用力形成層狀異質結構。該策略具有普適性，所形成的異質結面積較大，可達厘米大小;異質結也很均勻，整個膜的質量、厚度都是差不多的。”李銀祥介紹。

據了解，目前人工智能視覺系統需要傳感器、存儲器以及處理器3個部分。相比之下，黃維團隊設計的這類異質結器件極大簡化了器件的復雜度，將光信號的感知、存儲與處理集于一身，降低了信息在不同器件之間傳遞導致的時間延遲和能耗。

該異質結器件能夠感知從紫外光、可見光到近紅外光這個寬范圍內(365~1550納米)的光照刺激響應，同時在暗環境中能夠探測到非常微弱的光信號。除了具有較強的光感知能力外，該器件還能同時對探測到的光信號進行記憶和處理。高達214%雙脈沖易化指數說明該器件對所探測到的光信號具有非常高的記憶能力。采用光信號對器件的突觸權重進行調控，基于這種異質結的類腦光電突觸還可以實現視覺學習和識別的神經形態網絡，以及高效的時間信息解碼。

這類器件的制備對未來人工智能技術，如自動駕駛、無人機視覺導航、工業檢測及視頻信息的實時解析等應用具有重要的現實意義。這項工作不僅為碳基光電異質結的高質量構筑提供了一種有效的通用策略，也為碳基神經形態電子的開發提供了有益借鑒。