本网讯 近日，中南大学物理与电子学院何军、蒋杰等人在国际顶级期刊Advance Materials杂志上发表了题为“Sub-10 nm Vertical Organic/Inorganic Hybrid Transistor for Pain-Perceptual and Sensitization-Regulated Nociceptor Emulation”的研究成果（2019，DOI: 10.1002/adma.201906171）。物理与电子学院2017级硕士研究生冯光迪为第一作者，物理与电子学院何军教授和蒋杰副教授、南京大学万青教授为该论文的共同通讯作者，中南大学为第一单位。

(左图：痛觉信息传递原理图；右图：亚10 nm垂直ITO晶体管的微纳制造工艺)

具有疼痛感知伤害感受器(PPN)是识别有害刺激最基本感觉神经元，在现实世界中，它可以使人体准确感知异常和危险的情况并使人体做出适当的反应。此外，敏化可调的伤害感受器(SRN)可以使过度兴奋的中枢神经正常化，从而有效地帮助疼痛敏感的病人减少疼痛感觉。因此，利用新兴的纳米器件在硬件上实现PPN和SRN，可以使得智能光电设备根据不同的目的对外界刺激产生不同的敏感性，从而大大提高智能机器设备的效率。本研究中以海藻酸钠生物聚合物为栅介质，研制了一种垂直沟道仅为3 nm的可见光波段全透明In-Sn-O (ITO)晶体管。这一垂直结构的类脑神经晶体管不仅在超短沟道技术上取得了重要突破，而且该硬件装置还成功模拟了伤害感受器的疼痛阈值、对先前损伤的记忆、疼痛敏化/脱敏等重要特征。并通过巧妙地调节沟道厚度成功实现了SRN这一重要的痛觉神经功能。该器件可以为下一代人工智能纳米光电器件与系统的集成提供了广阔的发展前景。

该研究工作得到了中南大学创新驱动基金、湖南省自然科学基金、中国博士后科学基金的资助和支持。同时特别感谢中南大学物理与电子学院高永立、牛冬梅团队在器件表面分析方面的支持；中南大学物理与电子学院阳军亮、刘标团队在器件第一性模拟方面的支持；中南大学物理与电子学院银凯老师在材料表征方面的支持；湖南大学机械与运载工程学院段辉高、陈艺勤团队在器件微纳加工方面的支持。