1. 前言

近日，《德国应化》在线发表了团队在有机光电突触材料与器件领域的最新综述文章。该工作综述了有机光电突触材料和器件的最新进展，包括它们的设计原则、工作机制和应用。强调了这一领域的挑战和机遇，并提供了关于这些材料和器件在下一代人工视觉系统中潜在应用的见解。论文第一作者为组内博士研究生陈皓。论文共同通讯作者为中国科学院大学黄辉、韩颖慧、蔡芸皓教授。

2. 背景介绍

人类神经系统是一个复杂的网络，包括数十亿的神经元和神经胶质细胞，它通过感知、处理、记忆、传递和决策来控制身体的生理行为，其中视觉感觉系统（VSS）的重要性不可忽视。随着人工智能2.0时代的来临，智能感知能力的崭新特性成为焦点，这需要具备超低能耗和高效性的智能设备，而人工视觉感知系统被视为模仿生物突触功能的有望候选者，可以模拟突触行为，从光学角度进行人工视觉感知系统和光神经形态计算。在过去几年里，各种半导体材料已经用于构建人工视觉感知系统，有机半导体因其低能耗、光电性能可调性、低弹性模量和高生物兼容性而备受关注。总之，有机光电突触的进展在此领域具有巨大潜力，可以推动未来的人工智能发展。

图1. 有机半导体材料在人工视觉感知系统中的应用

3. 本文亮点

作者总结了有机半导体在视觉感知系统中的重要性以及材料与性能的关系，回顾了有机半导体作为导电沟道、吸光层和发光层三种功能，在光电突触器件中的作用。介绍了光响应电突触和电致发光突触器件，归纳了包括光电二极管、光电晶体管、光调控的电化学晶体管和集成系统在内的四种器件结构以及它们对应的机制。此外，还总结了光电突触器件在成像记忆、痛觉感知和认知方面的应用。本文期望为有机光电突触的挑战和机遇提出一些新的见解。

图2.（a）光响应电突触和（b）电致发光突触器件中使用的有机半导体结构式

4. 总结与展望

有机光电突触作为一个跨学科领域，吸引了广泛的研究兴趣。在该领域的最新进展总结中，着重介绍了两种类型的有机光电突触，光响应电突触和电致发光突触器件，它们具有不同的机制，并在人工视觉感知系统中展现了潜在的应用前景。然而，在人工视觉感知系统领域仍然存在一些重要问题需要解决。首先，需要开发新型的有机半导体材料，以满足不同应用场景的需求，并深入研究分子结构与突触性能之间的关系。其次，必须开发新的器件配置和工作机制，以实现集成和阵列化的光电突触器件，同时解决相邻器件之间的串扰问题。最后，人工视觉感知系统的模拟应该更全面，以满足不同刺激的响应需求，并开发具有拉伸、植入和自愈能力的器件，以推动神经界面和神经假肢的发展。

总的来说，尽管光电突触领域取得了不断的进展，应用范围涵盖了众多领域，包括仿生机器人、类脑计算和神经启发的电子假肢等，但目前的成功仍主要停留在实验室研究阶段，离实际应用仍有一段距离。因此，需要进一步努力，包括开发新材料、新器件配置和新的多功能应用，以促使有机光电突触技术迈向实际应用，并发挥其巨大潜力。尽管目前仍处于起步阶段，但有机光电突触的未来前景仍然光明。

DOI: 10.1002/anie.202313634.