忆阻器、制备忆阻器的方法和人工突触器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115955907A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211434875.3(22)申请日2022.11.16(71)申请人中国科学院化学研究所地址100190北京市海淀区中关村北一街2号(72)发明人于萍熊天逸毛兰群马文杰(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201专利代理师季永杰(51)Int.Cl.H10N70/20(2023.01)权利要求书2页说明书9页附图9页(54)发明名称忆阻器、制备忆阻器的方法和人工突触器件(57)摘要本发明公开了忆阻器、制备忆阻器的方法和人工突触器件，所述忆阻器包括玻璃锥体和位于所述玻璃锥体内壁上的聚电解质结构；所述玻璃锥体具有相对设置的第一端开口和第二端开口，所述第一端开口的直径小于所述第二端开口的直径，所述聚电解质结构位于所述第一端开口的内壁上。由此，本发明的忆阻器具有皮焦耳级的低功耗、较低的工作电位和高效能。本发明的忆阻器在施加脉冲电位刺激时，可以产生类似神经元突触的双脉冲易化和双脉冲抑制效应，同时由于离子效应的存在，可实现对体系可塑性能力的有效调控。进一步地，通过和微注射系统联用可实现基于离子的信号转导功能。此外，本发明的忆阻器还具有优异的稳定性和可设计性等优点。CN115955907ACN115955907A权利要求书1/2页1.一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器包括玻璃锥体和位于所述玻璃锥体内壁上的聚电解质结构；所述玻璃锥体具有相对设置的第一端开口和第二端开口，所述第一端开口的直径小于所述第二端开口的直径，所述聚电解质结构位于所述第一端开口的内壁上。2.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，形成所述聚电解质结构的材料包括聚乙烯基咪唑盐。3.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述忆阻器满足以下条件的至少之一：所述第一端开口的直径为0.1～15微米；所述聚电解质结构的厚度为100～500nm；在玻璃锥体侧壁的延伸方向上，所述聚电解质结构的延伸长度与所述第一端开口的直径的比值大于等于10。4.一种制备权利要求1‑3任一项所述的忆阻器的方法，其特征在于，所述方法包括：提供玻璃锥体，所述玻璃锥体具有相对设置的第一端开口和第二端开口，所述第一端开口的直径小于所述第二端开口的直径；在所述玻璃锥体的第一端开口的内壁上形成聚电解质结构。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，形成聚电解质结构包括：将所述玻璃锥体的第一端开口置于引发剂溶液中进行浸渍处理，随后加入催化剂、乙烯基咪唑单体，进行反应，在所述玻璃锥体的内壁上形成聚电解质结构。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述引发剂为2‑溴‑2‑甲基‑N‑[3‑(三乙氧基硅烷基)丙基]丙酰胺；所述浸渍处理的时间为8‑15h；任选的，所述引发剂溶液为含有引发剂的乙腈溶液；所述引发剂溶液中，所述引发剂的质量分数为3～7％；所述反应还包括：经过所述浸渍处理之后，依次用乙腈、乙醇、水对所述玻璃锥体进行洗涤，随后加入催化剂、乙烯基咪唑单体。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述乙烯基咪唑单体由阳离子和阴离子构成，所述阳离子包括1‑乙烯基‑3‑乙基咪唑阳离子、1‑乙烯基‑3‑丁基咪唑阳离子、1‑乙烯‑‑‑‑基‑3‑辛基咪唑阳离子的至少一种，所述阴离子包括Cl、Br、BF4、PF6的至少一种；任选地，所述乙烯基咪唑单体以乙烯基咪唑单体溶液的形式加入，所述乙烯基咪唑单体溶液的溶剂包括水、乙醇、DMF的至少一种；所述乙烯基咪唑单体溶液中，所述乙烯基咪唑单体与所述溶剂的质量比为1：(15～25)；所述催化剂包括溴化亚铜和五甲基二乙烯三胺。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述乙烯基咪唑单体、所述溴化亚铜和所述五甲基二乙烯三胺的摩尔比为(95～105)：(3～7)：(13～17)；任选的，所述反应在无氧和氮气保护的条件下进行；所述反应的温度为65～75℃，所述反应的时间为20～30h。9.一种人工突触器件，其特征在于，包括：权利要求1～3任一项所述的忆阻器或权利要求4～8任一项所述的方法制备的忆阻器。10.根据权利要求9所述的人工突触器件，其特征在于，所述人工突触器件还包括：内充2CN115955907A权利要求书2/2页液、外部溶液、工作电极和参比电极；所述内充液填充在所述忆阻器中的玻璃锥体内，所述玻璃锥体的第一端开口浸没在所述外部溶液内，所述工作电极的至少一部分与所述内充液接触，所述参比电极的至少一部分与所述外部溶液接触；任选的，所述内充液和所述外部溶液彼此独立的选自NaCl、NaBF4、NaClO4、KCl、KBF4、KClO4的至少一种；所述内充液和所述外部溶液的浓度彼此独立地选自0.1mmol/L～1mol/L。3CN1