綜述：用于神經(jīng)活動記錄的柔性有機晶體管的研究進展

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，清華大學深圳國際研究生院徐曉敏團隊從有機晶體管基本元件（有機場效應晶體管、電解質門控晶體管、有機電化學晶體管）的構建、工作原理到柔性高密度陣列的制備策略、用作神經(jīng)活動記錄的最新進展及未來發(fā)展方向展開了深入討論。

大腦作為人體重要器官之一，吸引著無數(shù)研究者探求其收集和處理信息的基本機制。大腦神經(jīng)活動的信號監(jiān)測是了解其工作機制最基本的手段之一。神經(jīng)活動主要以電的形式發(fā)生，電生理信號的記錄是對神經(jīng)活動的直接記錄，有較高的時間分辨率，根據(jù)電極放置位置分為非侵入式腦電圖（EEG）、半侵入式腦皮層電圖（ECoG）、以及侵入式立體定位腦電圖（sEEG）。半侵入式腦皮層電圖兼具高時空分辨率和較低的神經(jīng)創(chuàng)傷，適用于大面積高精度腦電監(jiān)測。傳統(tǒng)的剛性電極陣列有諸多限制，電極阻抗隨著電極尺寸的降低而增大，導致電極陣列密度與信號質量之間的折衷；其機械性能與大腦組織相差較大，易引發(fā)組織損傷或排異反應。具有高時空分辨率、極端機械順應性和生物相容性的神經(jīng)接口，對于精確記錄大腦活動和定位產(chǎn)生病理性大腦信號的神經(jīng)元模式至關重要。

能夠與生物組織軟接觸、精確獲取和處理生物信息的柔性電子器件是當前材料、信息、生物等交叉領域的研究重點。有別于傳統(tǒng)電極，晶體管的工作溝道可以縮小到納米級別，同時具備信號放大能力，通過合理的設計可以實現(xiàn)高性能、高密度和大面積的神經(jīng)接口界面。柔性有機晶體管具備可設計的靈活性和生物相容性等特征，在檢測生物環(huán)境中生理相關時間尺度的低幅信號方面具備獨特的優(yōu)勢和應用潛力。近年來，伴隨有機半導體材料與器件技術的高速發(fā)展，有機晶體管的性能已大幅提升，與柔性襯底相匹配的制備工藝逐步成熟，在柔性襯底上構建高密度高性能陣列也成為了可能。在神經(jīng)信號監(jiān)測方面，有機晶體管體現(xiàn)出天然優(yōu)勢，有望突破當前剛性電極和剛性晶體管的結構限制，為深入探索大腦奧秘作出貢獻。

柔性有機晶體管在神經(jīng)活動記錄中的應用

相關綜述以“用作神經(jīng)活動記錄的柔性有機晶體管”（Flexible organic transistors for neural activity recording）為題發(fā)表于《應用物理評論》（Applied Physics Reviews）期刊，并被選為特別推薦文章（Featured Article），且被遴選為Scilight亮點論文。清華大學深圳國際研究生院徐曉敏副教授為論文通訊作者，清華大學深圳國際研究生院2021級碩士生許威為論文第一作者。論文其他作者包括清華大學深圳國際研究生院2021級碩士生王井鑫、2021級博士生程思敏。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市高等院校穩(wěn)定支持計劃重點項目、清華大學深圳國際研究生院海外科研合作基金和啟動基金等項目的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1063/5.0102401

審核編輯 ：李倩