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国科大黄辉教授团队 NML: 有机光电突触器件对国科大钟声的识别
2023-05-27  来源:高分子科技

  大学之道,在于明德。明德钟楼作为中国科学院大学(国科大)的标志性建筑,在国科大师生心目中占有独特的位置。钟声作为一种外部刺激,经过人耳收集后,向人类传递着丰富的信息。声音的三要素包括响度、音调和音色,其中,响度指声音的大小,与发声体的振幅有关;音调指声音的高低,与发声体的频率有关;音色是声音的独特性,与发音体产生的波形有关。因此,对声音进行准确的识别对于信息的传输具有重要意义。


  在人工智能时代下,光电突触被用于学习、计算和记忆信息,推动了未来的仿生电子设备和人形机器人的发展。研究人员构建了诸多用于声音识别的突触器件。然而,能够同时对声音的响度、音调和音色进行识别以精准感知声音的突触器件尚未实现。


  近年来,中国科学院大学黄辉教授课题组开展了有机光电突触研究,开发其在图像识别、人工视觉系统等的应用,取得了一系列重要科研成果,多次发表于国内外高水平学术期刊(J. Am. Chem. Soc. 2023, DOI: 10.1021/jacs.2c13471. Angew. Chem. Int. Edit. 2023, 62, e202213733. Adv. Opt. Mater. 202210, 2201104. Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100507.)。近日,基于声音的三要素,课题组制备了可对声音的响度、音调、音色同时进行识别的有机光电突触器件,并对国科大明德钟楼的钟声进行识别,相关工作发表于Nano-Micro Letters上。


1、材料基本性能


材料结构与性质


2、器件性能


有机光电突触器件性能


3.声音识别


有机光电突触器件对国科大钟楼钟声的识别


  文章中设计新受体材料(BSC8-4F),与已知的给体材料(PM6)搭配后,制备了器件结构为ITO/PEDOT:PSS/D:A/PDINN/Ag的有机光电突触器件。通过改变器件输入的电压、频率、光强,分别来调节输出信号的突触后电流的大小、突触信号变化的频率和突触信号的波形,从而与声音的振幅、频率、波形相对应,进一步调节声音的响度、音调、音色。提出了辨别因子,建立电压、频率、光强与突触后电流的定量关系式,从而达到声音识别的目的。最终,实现对国科大钟楼钟声的识别,准确率高达99.8%


  论文的第一作者是国科大特别研究助理魏亚男博士,通讯作者为黄辉教授和张昕助理教授。


  感谢国家自然科学基金委、科技部和科学院相关项目的资助。


  原文链接:Wei, Y., Liu, Y., Lin, Q. et al. Organic Optoelectronic Synapses for Sound Perception. Nano-Micro Lett. 15, 133 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01116-3

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(责任编辑:xu)
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