近年來，面向高智能🤦🏼👹、低功耗類腦計算的神經形態器件廣受關註。這類器件可具備如同生物突觸或神經元的信息處理功能🌪，如人工突觸器件具有類似生物突觸的連續可調權值🧛🏻，人工神經元器件能夠實現類似生物神經元的累積發放特性等🤸🏽‍♂️，這使得打造新一代類腦計算芯片乃至類腦計算機成為可能。然而🤹🏿‍♂️⏸，常規人工突觸器件僅能夠實現連續可調的模擬權值，尚不能逼真🔖、完全模擬生物突觸的可塑性和動力學行為💠，對大腦工作原理的借鑒仍停留在較低程度，且能耗較高。如何實現與生物突觸可比擬的復雜功能和超低能耗，是困擾研究者的關鍵難題。

意昂体育平台信息科學技術學院☁️、微米/納米加工技術國家級重點實驗室黃如院士-楊玉超研究員課題組借鑒生物突觸工作的離子輸運動力學原理，發展了一種高精度模擬生物突觸多種短時程、長時程可塑性的突觸晶體管🤵。除具有豐富的類生物突觸可塑性之外🧔🤏，該器件的單次突觸事件能耗達到與生物突觸相當的水平（30 fJ），對低功耗類腦計算電路和系統的實現具有重要意義🦘。

他們全面揭示了基於二維材料和有機電解質的突觸晶體管中離子的擴散動力學過程🍴，並在多種二維材料體系中系統研究了材料層厚、材料結構等因素對突觸可塑性行為的影響⛔️，展現出高度自洽的結果📟。通過改變柵電壓信號強度，即可利用此突觸晶體管實現短時程可塑性向長時程可塑性的轉變💆‍♀️，並實現興奮性突觸後電流（EPSC）💁🏿、雙脈沖易化（PPF）、激發頻率依賴可塑性（SRDP）✦、高通濾波等豐富的突觸行為。器件還具有極高線性度🧛🏻‍♀️、對稱性和可與生物突觸比擬的超低功耗，表現出類腦電路廣闊的應用前景。此外，這項工作對於如何基於納米離子學從原理出發構建新型器件🧑🏻，也起到重要的啟發和推動作用。

相關成果以《基於二維範德瓦爾斯晶體、具有可調擴散動力學的離子柵突觸晶體管》（Ion gated synaptic transistors based on 2D van der Waals crystals with tunable diffusive dynamics）為題，近日在線發表於《先進材料》（Advanced Materials, DOI: 10.1012/amda.201800195）♚，並被選為內封頁👈🏿；信息學院四年級本科生朱嘉迪為第一作者。

以上研究工作得到國家重點研發計劃📸、北京市科學技術委員會“腦科學研究”專項✪、國家自然科學基金、國家“青年海外高層次人才引進計劃”（即“青年千人計劃”）等資助。