Neuromorphic Polarization Vision Enabled by Organic Single‐Crystal Photosynaptic Transistors

神经形态工程学 材料科学 极化(电化学) 光电子学 纳米技术 计算机科学 人工智能 人工神经网络 化学 物理化学
作者
Shuang Chen,Shuai Chen,Xinhe Chen,Jing Pan,Ruofei Jia,Chao‐qiang Wang,Chi Zhang,Xiujuan Zhang,Xiaohong Zhang,Jiansheng Jie,Xiujuan Zhang,Xiaohong Zhang,Xiaohong Zhang,Jiansheng Jie
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (37): e2505491-e2505491 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adma.202505491
摘要

Abstract Polarization vision, a highly sophisticated visual capability in insects such as butterflies and bees, plays a pivotal role in enabling survival‐critical ecological behaviors, such as navigation, intraspecific communication, mating, and habitat selection. However, the replication of this capability in artificial systems has long been impeded by the limited dichroic ratio (DR, typically < 10) of existing materials and the complexity of conventional optical designs. Here, the first time a bioinspired polarization‐sensitive photosynaptic transistor is developed based on organic micro‐crystal arrays for neuromorphic polarization vision. By leveraging the polarization‐dependent photogating effect in intrinsically anisotropic organic crystals, the device achieves an unprecedented DR exceeding 10 3 within a minimal gate‐bias window of 1 V, outperforming existing polarization‐sensitive photodetectors by two orders of magnitude. Furthermore, the device successfully mimics the synaptic plasticity of polarization‐sensitive visual neurons, enabling tunable transitions between short‐term and long‐term plasticity through a charge‐storage accumulative process. Significantly, it operates with an exceptionally low energy consumption of 0.22 pJ per synaptic event under ultraweak polarized light of 600 nW cm −2 , rivaling the efficiency of biological neural systems. Further it demonstrates the replication of complex polarization vision behaviors of butterflies, including intraspecific communication and target recognition, using this artificial visual neuron. Our work opens new avenues for neuromorphic polarization vision, with broad implications for intelligent neurorobotics and energy‐efficient biomimetic electronics.
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