類腦神經(jīng)元器件，即通常所說的類腦芯片，是指利用神經(jīng)形態(tài)器件去模擬人腦中的神經(jīng)元、突觸等基本功能，再進(jìn)一步將這些神經(jīng)形態(tài)器件聯(lián)結(jié)成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以模擬“大腦”的信息處理和存儲等復(fù)雜功能。
二氧化釩作為典型的氧化物量子材料，在近室溫附近具有可逆的絕緣-金屬相變，是制備高開關(guān)比突觸器件的理想材料。本研究中，課題組研究人員基于近十年二氧化釩的研究基礎(chǔ)，利用氧化物分子束外延設(shè)備克服了高純相結(jié)構(gòu)的單晶二氧化釩薄膜的制備瓶頸，從而直接模擬了神經(jīng)元之間的突觸動態(tài)連接過程。
此外，對于神經(jīng)元突觸單元之間的動態(tài)連接過程，實驗人員創(chuàng)新性利用金剛石中氮-空位色心進(jìn)行量子傳感成像，清晰揭示了基于二氧化釩類腦神經(jīng)系統(tǒng)中多通道信號處理和傳導(dǎo)途徑與外在刺激之間的關(guān)聯(lián)，為構(gòu)筑大規(guī)模人工突觸分層組織和神經(jīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)提供了直接的實驗依據(jù)。
