在科技飞速发展的当下，不少工程师都致力于研发能模仿生物系统功能的硬件设备，像模拟突触、人类皮肤和神经的功能等。其中，人造神经的研发备受关注，它旨在模仿人类和其他动物体内神经的作用，在受损神经修复、脑机接口、高精度传感器以及其他先进电子产品等诸多领域，都有着巨大的应用潜力。然而，要设计出能在生物兼容频率下工作，并且真实模拟神经功能的系统，难度不小。
最近，中国西安交通大学和德国慕尼黑工业大学的研究人员取得了一项重要突破。他们研发出一种全新的高频人造神经，其独特的设计能优化离子和电子的传输，对信号的响应速度极快，还能保存与电荷相关的信息。相关研究成果发表在《自然电子学》杂志上，这种受神经启发的系统，是基于均匀集成的有机电化学晶体管制成的。
研究团队成员王仕杰、王宜昌等人在论文中提到，“N型有机电化学晶体管有望成为人造神经的基础元件，因为它在正电位触发下的增强行为，和生物细胞的特性很相似。但这类器件存在离子和电子传输、存储性能较弱的问题，这导致它在易失性和非易失性方面的表现不佳，尤其是响应速度较慢。为此，我们研制出了基于均匀集成有机电化学晶体管的高频人造神经。”
图：基于 n 型 sv-OECT 的人工神经。来源：Nature Electronics (2025)
该研究团队打造的人造神经，是将垂直N型有机电化学晶体管依次沉积在基底上制成的。这些设备能够模拟人类神经系统中感受器、突触和神经元胞体的功能，最终形成类似神经的电路。研究人员表示：“我们制造出了具有梯度混合双连续结构的垂直N型有机电化学晶体管，这种结构能同时增强离子和电子的传输，以及离子的存储能力。该晶体管的易失性响应时间仅为27微秒，非易失性存储频率可达100千赫兹，并且状态保持时间很长。”
以往的人造神经在某些方面表现出色，比如离子和电子传输、长期记忆存储等，但在其他方面的效果却不尽如人意。与之不同的是，此次研究人员制造的基于有机晶体管的系统，在离子和电子传输以及长期离子存储方面都有不错的表现，突破了以往的局限。
研究人员还介绍：“我们集成的人造神经，包含垂直N型和P型有机电化学晶体管，能在高频领域实现传感、处理和存储功能。而且，我们发现这种人造神经可以植入神经功能受损的动物模型中，还能模拟基本的条件反射行为。”
为了测试人造神经的潜力，研究人员将其植入神经功能受损的小鼠体内。初步结果令人振奋，该系统不仅与小鼠的生物组织兼容性良好，还能有效模拟由神经支持的条件反射。
未来，这种前景广阔的人造神经还会进一步优化，并在更多实验中接受检验，以评估其安全性和性能。最终，它有望用于开发修复神经电路的技术，以及推动脑机接口领域的发展，比如制造可由大脑控制的假肢、帮助瘫痪患者轻松与人交流的设备，还有能精确监测或调控大脑活动的系统等。
