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吉林大学团队极端环境电子器件研究取得新进展
2026年01月03日 14:52:04
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：9726
近日，吉林大学副教授李顺心等人在极端环境电子器件领域取得重要突破，成功构建基于VO₂(M1)纳米颗粒的压力自适应人工突触(PAAS)。
随着人类对物理世界探索的不断深入，极端环境下使用的电子设备需求日益迫切。其中，高压环境相关的电子技术在空间研究、地球深部探测、深海调查等关键领域具有不可替代的作用。
这类探索任务需要处理海量复杂数据流，对监测系统的多功能集成、大容量存储以及高带宽数据感知、存储与计算能力提出了严苛要求，传统电子器件的压力耐受性不足成为制约相关技术发展的核心挑战。
近日，吉林大学副教授李顺心等人在极端环境电子器件领域取得重要突破，成功构建基于VO₂(M1)纳米颗粒的压力自适应人工突触(PAAS)，该器件展现出优异的高压环境适配能力及神经形态计算应用潜力。相关研究成果已发表于国际权威期刊《Advanced Materials》。
针对这一难题，研究团队研发的PAAS器件实现了重大突破，可在常压(1atm)至15.1GPa的宽压力范围内稳定且高性能工作。研究发现，在VO₂(M1)从常压下的M1相转变为15.1 GPa以上的M1’相过程中，压力会抑制其光诱导绝缘体-金属相变中的Peierls路径，使Mott机制成为主导。
这一相变机制的转变带来了显著性能提升：器件的仿生可塑性大幅增强，最大配对脉冲易化指数从109.6%提升至155.4%；同时突触后电流线性度显著改善，Pearson相关系数从0.64提升至0.97，且全压力范围内均保持稳定的工作电流。值得注意的是，即便处于地壳下部的高压环境中，该人工突触仍能完整保留仿生学习功能。
在应用验证中，基于该压力自适应人工突触构建的人工神经网络表现亮眼。在手写数字识别任务中，系统实现了95%—97%的验证准确率；同时，该器件成功应用于卷积自编码器，可高效完成彩色图像的降噪与重建任务，进一步印证了其在高压智能计算场景中的实用价值。
该成果突破了传统智能器件的高压应用瓶颈，为极端高压环境下的神经形态计算提供了全新解决方案，有望推动空间探测、深部地球科学研究等领域的智能数据处理技术升级。
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