TiO2@CdS异质结的协同效应使得高性能的蓝光敏光电探测器和水下交互用离子电子突触纤维成为可能

《ACS Nano》：Synergistic Effects of TiO2@CdS Heterojunctions Enable High-Performance Blue-Light-Sensitive Photodetectors and Iontronic Synapse Fibers for Underwater Interactions

本研究设计TiO?@CdS核壳异质结光纤形光化学光电探测器（FPPD），显著提升450-495 nm蓝光吸收及载流子分离效率。该器件具有高响应度（101.87 mA/W）、快速响应时间（<19 ms）及优异机械柔韧性，并模拟生物突触功能，成功应用于水下光通信、成像及人机交互，为创新水下系统及可穿戴技术奠定基础。

　　

为水下应用开发高性能的蓝光敏光电探测器面临诸多挑战，主要是因为传统半导体材料的吸收范围有限且电荷分离效率低下。在这里，我们设计了一种TiO₂@CdS核壳异质结，这种结构协同结合了两种材料的优点，显著提升了蓝光（450–495纳米）的吸收能力和电荷载流子的分离效率。由此制成的纤维状光电化学光电探测器（FPPD）表现出优异的性能：响应度高达101.87 mA W^–1，响应时间小于19毫秒，并具有出色的机械柔韧性。此外，我们的FPPD还具备仿生突触功能，包括双语言响应、短期可塑性以及与生物突触相当的低能耗，从而实现了神经形态信息感知和计算能力。实际应用表明，FPPD在水下光学通信、成像和人机交互等领域具有广泛的应用前景，充分展示了其在水下环境中的多功能性。这项工作不仅推动了高性能水下光电子器件的设计发展，还建立了传统光检测技术与新兴神经形态计算技术之间的直接联系，为创新的水下系统和可穿戴技术奠定了基础。