Ionic Potential Relaxation Effect in a Hydrogel Enabling Synapse-Like Information Processing

神经形态工程学 离子键合 自愈水凝胶 材料科学 纳米技术 计算机科学 离子液体 离子 化学 人工神经网络 人工智能 生物化学 有机化学 催化作用 高分子化学
作者
Li Wang,Song Wang,Guoheng Xu,Youzhi Qu,Hongjie Zhang,Wenchao Liu,Jiqing Dai,Ting Wang,Zhiyuan Liu,Quanying Liu,Kai Xiao
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (43): 29704-29714 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c09154
摘要

The next-generation brain-like intelligence based on neuromorphic architectures emphasizes learning the ionic language of the brain, aiming for efficient brain-like computation and seamless human-computer interaction. Ionic neuromorphic devices, with ions serving as information carriers, provide possibilities to achieve this goal. Soft and biocompatible ionic conductive hydrogels are an ideal substrate for constructing ionic neuromorphic devices, but it remains a challenge to modulate the ion transport behavior in hydrogels to mimic neuroelectric signals. Here, we describe an ionic potential relaxation effect in a hydrogel device prepared by sandwiching a layer of polycationic hydrogel (CH) between two layers of neutral hydrogel (NH), allowing this device to simulate various electrical signal patterns observed in biological synapses, including short- and long-term plasticity patterns. Theoretical and experimental results show that the selective permeation and hysteretic diffusion of ions caused by the anion selectivity of the CH layer are responsible for potential relaxation. Such an effect allows us with hydrogels to enable synapse-like information processing functions, including tactile perception, learning, memory, and neuromorphic computing. Additionally, the hydrogel device can operate stably even under 180° bending and 50% tensile strain, expanding the pathway for implementing advanced brain-like intelligent systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
3秒前
3秒前
4秒前
5秒前
意思完成签到,获得积分10
7秒前
Lucas应助dhx7530采纳,获得10
7秒前
科研混子完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Sun发布了新的文献求助10
12秒前
大模型应助稳重火龙果采纳,获得10
13秒前
南城风发布了新的文献求助30
13秒前
14秒前
14秒前
科研通AI6.2应助粗暴的遥采纳,获得10
14秒前
轻松YY熊完成签到,获得积分10
14秒前
shen完成签到 ,获得积分10
15秒前
叶文言发布了新的文献求助10
17秒前
Jack祺完成签到 ,获得积分10
18秒前
酷波er应助甜甜以云采纳,获得10
19秒前
19秒前
19秒前
郭潇阳发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
Yan完成签到,获得积分10
21秒前
今后应助坚果燕麦采纳,获得10
21秒前
22秒前
22秒前
负责的书易完成签到,获得积分10
22秒前
毛毛发布了新的文献求助20
24秒前
24秒前
纪无施完成签到,获得积分20
25秒前
26秒前
小马甲应助皮蛋瘦肉粥采纳,获得10
27秒前
27秒前
赫兹完成签到 ,获得积分10
27秒前
现代誉发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
纪无施发布了新的文献求助20
31秒前
千寻完成签到,获得积分10
31秒前
lkk发布了新的文献求助10
33秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
Research Methods for Applied Linguistics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6403915
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8222960
关于积分的说明 17428009
捐赠科研通 5456391
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2883487
邀请新用户注册赠送积分活动 1859781
关于科研通互助平台的介绍 1701151