近日，我院在国际著名综合类期刊Advanced Science（中科院一区，IF = 14.3）上发表题为“Heterointerface-Modulated Synthetic Synapses Exhibiting Complex Multiscale Plasticity^[1]”的论文，报道了在神经形态电子器件领域的重要突破。集成电路学院2023级硕士研究生刘兴纪为论文第一作者；倪尧博士（兼共同第一作者）、钟伟博士、刘远教授为论文共同通讯作者。

大脑的神经网络通过多种神经递质协同处理复杂信号，其中侧突触调节在平衡兴奋性活动和动态调节神经网络方面发挥着关键作用。刘远课题组研发的非对称双栅极异质界面调节人工突触（HRAS）。该器件在主栅（SiO₂-H⁺）和侧栅（[PVDF-HFP][EMIM-TFSI]）分别施加不同的刺激信号，通过电子耦合与离子效应，形成铟锡锌氧化物（ITZO）双界面通道，成功模拟了谷氨酸（Glu）和γ-氨基丁酸（GABA）两种神经递质的多级协调作用，这一设计突破了传统人工突触只能模拟单一神经递质的限制，实现了侧抑制/增强与短/长时程可塑性在多级尺度上的复杂相互作用。

此外，HRAS器件还展现出卓越的应用潜力。研究团队利用其时空特性，成功实现了生物启发式加密应用，为信息安全处理提供了新的思路和平台。同时，基于 HRAS 的双栅极输入结构，提出了一种新型神经网络架构，能够有效辅助权重更新，并在神经网络任务中展现出增强的识别能力，为生物启发式计算的发展提供了新的方向。

[1]Xingji Liu, Yao Ni, Dengyun Lei, Yayi Chen, Jianfeng Zhang, Jing Qi, Wei Zhong, Yuan Liu，et al.  Heterointerface-Modulated Synthetic Synapses Exhibiting Complex Multiscale Plasticity. Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202417237