背景介绍

2024年4月9-10日，西北工业大学/南京工业大学/南京邮电大学黄维院士团队在Nature Communications上连续发表两篇最新成果，即“A bionic self-driven retinomorphic eye with ionogel photosynaptic retina”和“Enabling robust blue circularly polarized organic afterglow through self-confining isolated chiral chromophore”。下面对这两篇成果进行简要介绍！

具有离子凝胶光突触视网膜的仿生眼

第一作者：Xu Luo、Chen Chen、Zixi He

通讯作者：黄维院士、刘正东副教授、刘举庆教授

通讯单位：西北工业大学、南京工业大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47374-6.

研究背景

目前，大多数生物眼睛都具有弯曲形式的光感受器阵列，具有宽带光觉、神经形态视觉和视网膜移植功能，使眼睛能够以超低功耗高效捕获和处理视觉信号。人工眼睛在供电的情况下具有宽视场（FOV）和高分辨率成像，通常需要集成额外的计算硬件进行信号处理，但这种包含独立传感和处理单元的近传感器计算体系结构不可避免地会产生低效的速度、冗余的数据和高能耗。近年来，基于自供电光突触的人工眼睛被构建，但其光感受器具有有限的光响应范围。此外，它们的刚性部件使其制造复杂，构造不够柔性，导致生产成本高，应用场景有限。基于此，黄维院士团队报道了一种由异双层离子凝胶柱作为视网膜光感受器组成的人工自供电半球视网膜形态眼（SHR-E），并通过实验研究了用于实时光学成像和运动跟踪的神经形态光感知、视网膜移植和视觉恢复。

文章要点

1、受到章鱼眼的启发，作者制备了SHR-E系统。章鱼的眼睛除了在晶状体、虹膜、视神经、视网膜色素和光感受器等结构上与人眼相似外，还有一个倒置的视网膜，其中的光感受器层位于视神经的前面，因此没有盲点。在SHR-E设计中，通过离子凝胶柱的选择性聚吡咯纳米颗粒（PPy-NPs）掺杂来形成光敏异质结，柱阵列可以直接植入到透明离子凝胶半球的表面，形成视网膜状的柱，同时具有光电转换和神经电可塑性的能力。

2、这种自供电特性主要是由光-热电诱导的离子在离子凝胶内部漂移提供的，与以往由光伏效应诱导的自供电光突触不同，使得它在节能自主传感技术方面具有巨大的潜力。此外，全柔性组件赋予视网膜优异的保形和可拉伸能力，可以附着在任何复杂几何形状的物体上。本方法提供了一种简单有效的途径来构建零功率光电探测器，特别是可移植的类器官适形的视网膜光感受器。

图文展示

图1-1.离子凝胶异质结视网膜的仿生SHR-E结构

图1-2.离子凝胶异质结构的自驱动光电探测和光热电效应表征

图1-3.视网膜光感受器的光可调谐突触行为

图1-4.具有视觉修复和表面适形的可移植视网膜光感受器

图1-5.SHR-E的神经形态成像和实时运动跟踪

自约束分离手性发色团实现强蓝色圆偏振有机余辉

第一作者：Mingjian Zeng

通讯作者：黄维院士、陈润锋教授、陶冶教授

通讯单位：西北工业大学、南京邮电大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47240-5.

研究背景

蓝色圆偏振发光（CPL）是三原色之一，在全彩立体显示、多色数据记录、防伪以及生物成像和光通信等领域具有重要的应用价值。多种有机蓝色CPL材料，包括荧光材料、金属配合物材料和热激活延迟荧光（TADF）材料，已在场效应晶体管、有机发光二极管和信息存储中得到应用。近年来，圆偏振有机余辉（CPOA）由于其独特的光物理特性在各领域具有广阔的应用前景，成为一个备受关注的前沿研究领域。尽管在CPOA材料方面取得显著的成就，但开发具有超长寿命和有效手性的蓝色CPOA材料还是一个巨大的挑战，而可调节的CPOA发射颜色更难。基于此，黄维院士团队报道了一种在聚合物基体中通过共价自约束的孤立手性发色团获得蓝色圆极化余辉材料的简单策略，以最大限度地减少非辐射跃迁，从而有效地促进蓝色CPOA聚合物。

文章要点

1、在本文中，蓝色CPOA聚合物的超长寿命高达3.0 s，最大发光不对称因子|glum|值为1.02×10-2。

2、更重要的是，在协同余辉和手性能量转移（SACET）下，通过掺杂市售水溶性荧光材料，可以获得具有颜色可调性的全彩CPOA聚合物，显示出绿色、红色甚至白色的CPOA发射，寿命长达2.1 s。本研究不仅为开发蓝色CPOA材料提供了一条可行的途径，也标志着SACET策略构建全彩CPL材料的可行性。

图文展示

图2-1.全色手性余辉发射的蓝色CPOA聚合物示意图

图2-2.环境条件下蓝色CPOA聚合物R/S-PAMCOOCz2薄膜的光物理特性

图2-3. SACET的演示与研究

图2-4.多色CPOA聚合物的性能

图2-5. CPOA材料的潜在应用

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