Advanced Materials：通過調節水凝膠中的離子受限傳輸實現仿生視網膜

2025年3月12日，期刊Advanced Materials報道先豐客戶開發了一種基于雙層離子水凝膠的突觸器件，用于制備仿生視網膜。研究人員采用離子限域傳輸策略，通過調整水凝膠網絡的孔隙結構，調控離子在異質界面處的傳輸行為，從而模擬生物視網膜中抑制型與興奮型突觸的功能。

該項工作中的仿生視網膜由兩層結構不同的水凝膠組成，以實現對離子傳輸行為的調控。在抑制型突觸設計中，研究人員采用了較為稀疏的雙層水凝膠結構。在光照作用下，溫度梯度驅動離子在水凝膠層間自由遷移。由于陽離子和陰離子遷移速率存在差異，陽離子在返回過程中產生滯后效應，從而形成抑制型突觸后電位（IPSP），有效削弱信號并抑制噪聲干擾。

相比之下，興奮型突觸通過在下層引入更加致密的水凝膠結構，限域離子傳輸路徑。在光照驅動下，陰陽離子被迫同步返回，進而產生興奮型突觸后電位（EPSP），實現對關鍵信號的放大和正向調控。這一創新設計賦予了器件多種視覺處理能力，包括邊緣檢測、圖像銳化和噪聲抑制，有效提升了人工視覺系統對復雜視覺場景的感知與解析能力。

此外，研究團隊還展示了該仿生視網膜在方向識別與路徑規劃中的潛力。通過利用興奮型突觸的弛豫效應，實現運動方向識別與機器人路徑規劃等高級視覺任務。

水凝膠中用到的多壁碳納米管購買自先豐納米，產品編號XFM70。主要利用碳納米管的光熱轉換性能在非均勻水凝膠中產生顯著的溫度梯度。

文章名稱：Bio-Inspired Retina by Regulating Ion-Confined Transport in Hydrogels

Advanced Functional Materials：水分子攜手QDs助力光電探測器性能大飛躍

固態量子點（QDs）中的激子難以溶解為電子和空穴，導致QDs間相互作用較弱，限制了QDs基光電探測器的性能提升。

2025年1月17日，期刊Advanced Functional Materials報道先豐客戶通過引入量子點與水分子的相互作用，實現了光生激子在量子點中的溶解和電子在極性液體環境中的傳輸，顯著提高了液基光電探測器的性能。

在該項工作中，研究人員將QDs放入水中，令人意想不到的是，QDs與水分子可以相互作用，激子被溶解為電子和空穴，進而推動在水中形成長距離電子/空穴傳輸通道。研究人員通過對比水和MoS2QDs水懸浮液液基光電探測器的光電性能，發現激子的溶解和懸浮液中電子的傳輸對光電探測器的性能起著重要作用。

在820nm光照下，采用二硫化鉬（MoS2）QDs水懸浮液的液基光電探測器的比響應度和探測率分別可達到188.1mAW-1和1.164×1010Jones。研究還發現，選擇具有不同吸收峰的QDs可以提升光電探測器的特定光譜。如基于硒化鎘（CdSe）量子點的液基光電探測器的響應度在量子點激子吸收波長的峰值處表現出最顯著的增強效應，因為量子點中更多的激子可以溶解為電子和空穴。

該項研究將激發人們對量子點在極性液體環境中激子行為以及量子點與極性液體分子之間可能產生的協同效應的研究，為基于量子點的高性能光電器件帶來更多的可能性。

文章中使用的先豐產品：二硫化鉬量子點（XF186-1） 二硫化鎢量子點（XF187-1）

文章名稱：Liquid Water Molecular Connected Quantum Dots for Self-Driven Photodetector

產品推薦

XFM70

多壁碳納米管(短) 4-6 nm

顏色：黑色

直徑：4-6 nm

純度：>98%

長度：0.5-2 um

SSA：>400 m2/g

EC：>100s/cm

XF186-1

二硫化鉬單層量子點溶液

濃度：0.5 mg/ml

粒徑：小于10nm

溶劑：水

穩定劑：氫氧化鋰

PH: 8-9

XF187-1

二硫化鎢單層量子點溶液

濃度：0.5 mg/ml

粒徑：小于10nm

溶劑：水

穩定劑：氫氧化鋰

PH: 8-9