有機薄膜晶體管（OTFT）具有柔韌性好、成本低和應用前景廣闊等特點，相關研究是國際上廣泛關注的前沿交叉領域。隨著OTFT性能指標的不斷攀升，器件功能化研究開始成為該領域關鍵發展方向之一。近年來，化學所有機固體實驗室的研究人員在多功能OTFT的構建和功能應用研究方面開展了系統的創新研究。在前期工作中，他們結合器件結構設計在高靈敏度壓力傳感、磁傳感和氣體靈敏檢測方面取得系列進展（Nat. Commun. 2015, 6, 6269; Adv. Mater. 2015, 27, 7979;Adv. Mater. 2016, 28, 4549）。 此外，他們還結合熱電原理，在國際上率先利用有機熱電材料構建了自供電柔性壓力-溫度雙參數傳感器（Nat. Commun. 2015, 6, 8356），上述成果被國際同行認為是發展了構筑新型柔性傳感器的新方法（Adv. Mater. 2016, 28, 4556）。
感受器是生物體實現外部信息感知的重要組成部分之一，其功能核心是將外界的刺激信號（壓力、光、溫度、氣味等）轉化為可被神經系統識別的電信號，從而引起生物體的感知和應激行為。盡管已發展的OTFT傳感器可以實現上述功能，但是與該類傳感器相兼容的OTFT信號處理器件和器件集成方案尚未報道。賦予OTFT傳感器仿生信號處理功能是推動相關器件向生物電子應用方向發展的關鍵點。
在中國科學院戰略先導研究計劃和國家自然科學基金委的支持下，化學所有機固體實驗室的科研人員在OTFT觸覺系統的構建方面取得重要進展。研究人員在此前懸浮柵OTFT壓力傳感器構建的基礎上，通過錯位柵極器件結構與質子介電層的引入成功構建了OTFT突觸晶體管。更為重要的是，結合OTFT傳感器與OTFT突觸晶體管的集成實現了實時信號轉換和類突觸信號處理。該觸覺系統顯示了常規傳感器難以具備的時程和動態壓力感知功能，可以多維度地反映出壓力施加的位置、強度、持續時間、時間間隔以及循環次數等綜合信息，從而實現了對外界觸覺信號的智能處理，為仿生智能器件和元件的構筑提供了新的思路。相關結果發表在Adv. Mater. 2017, 29, 1606088上。Nat. Rev. Mater.（2017; doi:10.1038/natrevmats.2017.15）以“Research Highlight”的形式對上述結果進行了專題報道。
圖1 OTFT觸覺感知系統示意圖
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606088/pdf
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