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七院院士！連發(fā)兩篇Nature子刊！

來源：時間：2024-04-30 16:47:41 瀏覽：1314次

2024年4月9-10日，西北工業(yè)大學/南京工業(yè)大學/南京郵電大學黃維院士團隊在Nature Communications上連續(xù)發(fā)表兩篇最新成果，即“A bionic self-driven retinomorphic eye with ionogel photosynaptic retina”和“Enabling robust blue circularly polarized organic afterglow through self-confining isolated chiral chromophore”。下面對這兩篇成果進行簡要介紹！

具有離子凝膠光突觸視網(wǎng)膜的仿生眼

第一作者：Xu Luo、Chen Chen、Zixi He

通訊作者：黃維院士、劉正東副教授、劉舉慶教授

通訊單位：西北工業(yè)大學、南京工業(yè)大學

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47374-6.

研究背景

目前，大多數(shù)生物眼睛都具有彎曲形式的光感受器陣列，具有寬帶光覺、神經(jīng)形態(tài)視覺和視網(wǎng)膜移植功能，使眼睛能夠以超低功耗高效捕獲和處理視覺信號。人工眼睛在供電的情況下具有寬視場（FOV）和高分辨率成像，通常需要集成額外的計算硬件進行信號處理，但這種包含獨立傳感和處理單元的近傳感器計算體系結構不可避免地會產(chǎn)生低效的速度、冗余的數(shù)據(jù)和高能耗。近年來，基于自供電光突觸的人工眼睛被構建，但其光感受器具有有限的光響應范圍。此外，它們的剛性部件使其制造復雜，構造不夠柔性，導致生產(chǎn)成本高，應用場景有限。基于此，黃維院士團隊報道了一種由異雙層離子凝膠柱作為視網(wǎng)膜光感受器組成的人工自供電半球視網(wǎng)膜形態(tài)眼（SHR-E），并通過實驗研究了用于實時光學成像和運動跟蹤的神經(jīng)形態(tài)光感知、視網(wǎng)膜移植和視覺恢復。

文章要點

1、受到章魚眼的啟發(fā)，作者制備了SHR-E系統(tǒng)。章魚的眼睛除了在晶狀體、虹膜、視神經(jīng)、視網(wǎng)膜色素和光感受器等結構上與人眼相似外，還有一個倒置的視網(wǎng)膜，其中的光感受器層位于視神經(jīng)的前面，因此沒有盲點。在SHR-E設計中，通過離子凝膠柱的選擇性聚吡咯納米顆粒（PPy-NPs）摻雜來形成光敏異質(zhì)結，柱陣列可以直接植入到透明離子凝膠半球的表面，形成視網(wǎng)膜狀的柱，同時具有光電轉換和神經(jīng)電可塑性的能力。

2、這種自供電特性主要是由光-熱電誘導的離子在離子凝膠內(nèi)部漂移提供的，與以往由光伏效應誘導的自供電光突觸不同，使得它在節(jié)能自主傳感技術方面具有巨大的潛力。此外，全柔性組件賦予視網(wǎng)膜優(yōu)異的保形和可拉伸能力，可以附著在任何復雜幾何形狀的物體上。本方法提供了一種簡單有效的途徑來構建零功率光電探測器，特別是可移植的類器官適形的視網(wǎng)膜光感受器。

圖文展示

圖1-1.離子凝膠異質(zhì)結視網(wǎng)膜的仿生SHR-E結構

圖1-2.離子凝膠異質(zhì)結構的自驅(qū)動光電探測和光熱電效應表征

圖1-3.視網(wǎng)膜光感受器的光可調(diào)諧突觸行為

圖1-4.具有視覺修復和表面適形的可移植視網(wǎng)膜光感受器

圖1-5.SHR-E的神經(jīng)形態(tài)成像和實時運動跟蹤

自約束分離手性發(fā)色團實現(xiàn)強藍色圓偏振有機余輝

第一作者：Mingjian Zeng

通訊作者：黃維院士、陳潤鋒教授、陶冶教授

通訊單位：西北工業(yè)大學、南京郵電大學

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47240-5.

研究背景

藍色圓偏振發(fā)光（CPL）是三原色之一，在全彩立體顯示、多色數(shù)據(jù)記錄、防偽以及生物成像和光通信等領域具有重要的應用價值。多種有機藍色CPL材料，包括熒光材料、金屬配合物材料和熱激活延遲熒光（TADF）材料，已在場效應晶體管、有機發(fā)光二極管和信息存儲中得到應用。近年來，圓偏振有機余輝（CPOA）由于其獨特的光物理特性在各領域具有廣闊的應用前景，成為一個備受關注的前沿研究領域。盡管在CPOA材料方面取得顯著的成就，但開發(fā)具有超長壽命和有效手性的藍色CPOA材料還是一個巨大的挑戰(zhàn)，而可調(diào)節(jié)的CPOA發(fā)射顏色更難?；诖?，黃維院士團隊報道了一種在聚合物基體中通過共價自約束的孤立手性發(fā)色團獲得藍色圓極化余輝材料的簡單策略，以最大限度地減少非輻射躍遷，從而有效地促進藍色CPOA聚合物。

文章要點

1、在本文中，藍色CPOA聚合物的超長壽命高達3.0 s，最大發(fā)光不對稱因子|g_lum|值為1.02×10^-²。

2、更重要的是，在協(xié)同余輝和手性能量轉移（SACET）下，通過摻雜市售水溶性熒光材料，可以獲得具有顏色可調(diào)性的全彩CPOA聚合物，顯示出綠色、紅色甚至白色的CPOA發(fā)射，壽命長達2.1 s。本研究不僅為開發(fā)藍色CPOA材料提供了一條可行的途徑，也標志著SACET策略構建全彩CPL材料的可行性。

圖文展示