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最近东北师范大学刘益春院士课题组提出了一种基于银(Ag)-二氧化钛(TiO2)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米复合薄膜的多波长光电忆阻器，为实现可重构光电逻辑运算及彩色图像识别功能提供了新思路。传统人工视觉系统由于其相互分离的传感、存储和处理单元，正面临着数据墙、能耗墙等问题。光电忆阻器兼具光电响应特性和神经形态计算功能，为发展高能效神经形态视觉系统提供了理想硬件基础。然而，现有的光敏材料受限于自身固有带隙不利于实现多波长调控，迫切需要发展一种响应波长可调的新型光电忆阻材料体系。局域表面等离子体共振（LSPR）效应作为一种光与物质的高效相互作用方式，是调控材料表面电磁场与载流子性质的重要手段。其中光响应波长主要由金属纳米颗粒的形貌和尺寸决定，可有效解决材料固有带隙的限制。因此，引入金属纳米颗粒的LSPR效应有望构建新型多波长调控的光电忆阻器。本文提出了一种基于银(Ag)-二氧化钛(TiO2)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米复合薄膜的等离激元光电忆阻器，利用多波长光照射过程可有效降低器件的开启电压。器件的多波长调制特性可归因于Ag纳米颗粒的光致氧化过程：可见光诱导的Ag氧化过程促进了其在电场作用下的迁移行为。导电原子力显微镜和开启时间与温度依赖关系测试验证了器件内银导电细丝的形成/湮灭机理。进一步借助电路设计和不同波长光信号组合，实现了可重构的实质蕴涵（IMP）和非（False）逻辑运算功能。此外，研究团队基于研制的多波长光电忆阻器构建了神经形态视觉感知系统，成功实现彩色图像的预处理和识别任务。其中预处理模块提取并存储彩色图像的波长信息；人工神经网络用于执行高阶彩色图像识别功能。经过400次训练后，系统对彩色图像的识别精度可达到96.4%。这一研究成果以 “Multi-wavelength plasmonic optoelectronic memristor for reconfigurable logic operations and mixed-color pattern recognition”为题发表在 Science China Information Sciences 2025年第68卷第2期。本文第一作者为东北师范大学博士研究生韩嘉琦和李壮壮，通讯作者为东北师范大学刘益春院士和王中强教授。![]()
图1 基于Ag-TiO2/PMMA纳米复合薄膜的等离激元光电忆阻器及可见光照射对阻变行为的影响
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图2 基于Ag-TiO2/PMMA光电忆阻器的神经形态视觉感知系统
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韩嘉琦
东北师范大学博士研究生
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李壮壮
东北师范大学博士研究生
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刘益春
东北师范大学教授
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