钌基普鲁士蓝类似物中可调的价间电荷转移实现稳定高效生物相容人工突触
材料科学
2022-07-19 v1 无序系统与神经网络
应用物理
化学物理
摘要
神经形态计算、生物电子学与脑机接口的新兴概念启发了旨在理解未知材料中氧化态与电导率关系的新研究途径。在此，我们提出钌基普鲁士蓝类似物（RuPBA），一种具有开放框架结构且能传导离子与电子电荷的混合价配位化合物，用于柔性人工突触，其基于电化学可调氧化态可逆切换电导达四个数量级以上。与广泛研究的有机聚合物相比，编程态的保持时间改善了近两个数量级，从而降低了与纠错方案相关的频率、复杂度和能量成本。我们展示了使用RuPBA突触进行多巴胺检测，以及与神经元细胞的生物相容性，唤起了脑机接口的应用前景。通过将电子转移理论应用于价间电荷转移的原位光谱探测，我们阐明一种切换机制：N配位Ru位点间的混合价程度控制载流子浓度与迁移率，此机制得到DFT的支持。
引用
@article{arxiv.2207.07756,
title = {Tunable intervalence charge transfer in ruthenium Prussian blue analogue enables stable and efficient biocompatible artificial synapses},
author = {Donald A. Robinson and Michael E. Foster and Christopher H. Bennett and Austin Bhandarkar and Elizabeth R. Webster and Aleyna Celebi and Nisa Celebi and Elliot J. Fuller and Vitalie Stavila and Catalin D. Spataru and David S. Ashby and Matthew J. Marinella and Raga Krishnakumar and Mark D. Allendorf and A. Alec Talin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.07756},
year = {2022}
}