MOF薄膜在光電導人工突觸領域的應用

　　近年來，人工突觸成為了國內外關注的熱點。基于鈣鈦礦、有機聚合物、無機半導體等材料的人工突觸器件已經被廣泛的研究。但材料的穩定性是阻礙人工突觸器件進一步發展的瓶頸。因此，開發高穩定性新型材料是實現人工突觸走向應用的理想途徑。

　　二維導電金屬有機框架薄膜（metal-organic framework, MOF）是金屬離子和有機配體通過配位鍵連接而成的多孔材料。由于其具有高的結構穩定性、性能可調和優異的導電性等優勢，在催化、能源、生物醫藥、微電子器件等領域具有巨大的應用潛力。

　　近日，中科院化學所陳建毅研究員、劉云圻院士以四（4-羥基苯基）卟啉為配體，設計并合成了一種新型二維層狀導電MOF薄膜（Cu-THPP），進一步探索了其在光電導人工突觸領域的應用。

　　以Cu-THPP MOF薄膜為活性層制備的人工突觸器件對420 nm激光具有良好的光電響應。當外界激發光撤去后，該器件表現出電流信號記憶效應。當該器件連續受到外界光激發時，表現出電流增強效應。這與人腦突觸的記憶功能類似。即：單次學習會是人腦產生短時記憶，而多次重復學習有助于提高大腦的記憶。

　　同時，該器件對光強、光功率、光頻率、光刺激數等外界刺激信號產生了不同的記憶時間和記憶強度。其中，器件的記憶時間隨激發光的頻率提高而延長。在低頻率刺激下（0.1 HZ），該人工突觸器件的記憶時間不足100 s。在高頻率刺激下（20 HZ），該人工突觸器件的記憶時間超過300 s。這與人腦突觸的記憶是一致的。即：短期的訓練或學習會促進人腦產生短程記憶。而長期的高頻率重復訓練或學習有助于人腦產生長程記憶。總體而言，本工作成功合成了一種新型二維層狀Cu-THPP MOF薄膜，并實現了模擬人腦突觸記憶的基礎功能。這為進一步開發MOF材料及探索其在人工智能、人工突觸、人工視網膜等新興領域的應用奠定了基礎。

　　以上成果近期在Angewandte Chemie International Edition 上發表，文章第一作者是中科院化學所2019級博士生劉友星，通訊作者為陳建毅研究員、劉云圻院士。