Siyu Sun#, Yueyan Zhang#, Zhikang Han, Chengjing Liu, Bai Sun, Wei Zhang, Gang He*. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e23345. DOI: 10.1002/anie.202523345

神经形态计算以生物神经系统的信息处理方式为蓝本，旨在突破传统冯·诺依曼架构“存储—计算分离”带来的能耗与效率瓶颈。电化学离子门控器件因其天然的离子电子耦合特性，能够以接近生物突触的方式实现连续可调的模拟电导调控，被认为是构建低功耗“存算一体”类脑硬件的重要路线之一。然而，该类器件要走向更真实的计算任务与可扩展集成，仍需在材料与器件层面同时解决低电压条件下离子门控响应的稳定性与可重复性，以及长期循环操作下的耐久性与一致性等关键问题。

鉴于此，我们基于分子工程与离子/电子耦合协同设计思路，在紫精骨架中引入噻吩单元，构筑噻吩紫精体系，并据此开发出电化学神经形态器件。该分子结构设计有效调控电子结构与电化学活性，使材料能隙降低至 3.47 eV、电荷分布更均匀，从而稳定自由基态，并促进低电压可逆氧化还原与离子迁移的耦合。器件在 ±1 V 范围内即可实现连续可调的电导响应与可靠的离子门控调制，能够模拟突触行为，并表现出优异的循环耐久性（脉冲循环可达十万次量级）。此外，该器件还能进一步实现典型神经行为模拟（如脉冲时序依赖可塑性 STDP、联想学习电路）以及双端逻辑运算（如 NAND、XOR），展示出“学习—计算”一体化的潜力。在应用验证方面，器件作为模拟突触权重参与卷积神经网络相关计算任务，在图像识别等基准数据集上获得良好准确率与鲁棒性，体现了紫精基衍生物体系在低功耗类脑计算与有机仿生感知器件中的应用前景。

第一作者：西安交通大学博士研究生孙思宇、副教授张越巘

通讯作者：西安交通大学何刚教授

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202523345