中国科大获得类脑芯片量子成像重要进展

发布时间：2023-10-19 11:00:14 所属栏目：动态来源：未知

导读： 　　中科大通报称，郭光灿院士团队与孙方文课题组合作，利用同步辐射与国家核科学技术学院邹崇文课题组的力量，研发出与人类大脑神经元相仿的器件，并展示出人类脑神经系统中多通道信号传递

　　中科大通报称，郭光灿院士团队与孙方文课题组合作，利用同步辐射与国家核科学技术学院邹崇文课题组的力量，研发出与人类大脑神经元相仿的器件，并展示出人类脑神经系统中多通道信号传递和处理过程。

　　这项研究成果近日发表于国际权威期刊《科学进展（Science Advances）》。这个过程中，实验人员创新性地探测到了连接过程中导电丝的形成和实时成像。这种量子传感成像技术为构筑大规模人工突触分层组织和神经形态结构提供了直接实验依据。

　　类脑神经元器件，即通常所说的类脑芯片，是指利用神经形态器件去模拟人脑中的神经元、突触等基本功能，再进一步将这些神经形态器件联结成人工神经网络，以模拟“大脑”的信息处理和存储等复杂功能。二氧化钒(VO2)作为典型的氧化物量子材料，在近室温附近具有可逆的绝缘-金属相变，是制备高开关比突触器件的理想材料。

　　本项目研究中利用了课题组多名研究人员基于全球近十年VO2的生化反应研究结果的基础ac利用氧化物分子束外延设备克服了高纯相结构的单晶二氧化钒薄膜的制备瓶颈，生长了高质量二氧化钒外延薄膜，并通过微纳加工制备了生物神经元和突触阵列，实现了电场调制和激光诱导下多通道VO2双端器件的选择性电路导通，从而直接模拟了神经元之间的突触动态连接过程。这种突触之间的连接体现在VO2导电丝的形成和空间位置的选择性，并直接受到外加电场和作为外加刺激的激光信号的调制。

　　此外对于神经元突触单元之间的动态连接过程，实验人员创新性利用金刚石NV色心作为固态自旋量子传感器探测了导电丝的形成和实时成像。由于VO2相变体系的光热敏感性，相对于传统的显微成像技术，比如偏振红外、拉曼或者近场光学(s-SNOM)等成像技术，采用基于金刚石NV色心的量子传感方法，避免了成像过程中测量系统激光信号的干扰，从而在研究外加刺激激光信号调制下突触单元的动态连接和实时成像方面显示出了独特优势。这种量子传感成像技术清晰的揭示了基于VO2类脑神经系统中多通道信号处理和传导途径与外在刺激之间的关联，为构筑大规模人工突触分层组织和神经形态结构提供了直接的实验依据。研究人员发现，这些突触可以通过一系列不同的方式进行连接，包括电极间的接触、神经元间的接触、细胞间的接触等。

（编辑：晋中站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!