人工道德基础器件:模拟道德逻辑的晶体管

日益先进的人工智能在生活中的广泛应用,促进了人工道德问题的产生.机器人的人工伦理的建立和实施通常是通过被动程序指令解决的,而在硬件层面的主动实现仍然具有挑战性.在这里,受认知心理学和神经生理学的启发,我们展示了一种典型的人工道德器件.通过判断善恶和解决道德困境,器件实现了机器人三定律中的第一定律.器件展示了自我、本我和超我三种状态,以及绝对命令、本能漠视、本能冲动、道德义务论、功利主义和利己主义等六种人性.道德的起源在电子学方面得到了揭示,这是潜意识和意识之间的对抗性协作.这项工作为未来人工智能的意识产生和道德形成提供了一条可行的道路.

可控掺杂双极性半导体聚合物应用于简化构筑综合性能优异的有机逻辑电路

有机电子学的最终目标是实现简单地构筑高性能逻辑电路以满足各种应用需求.双极性有机半导体,特别是双极性共轭聚合物,在制备可溶液印刷、低成本和大面积的有机电路方面具有独特的优势.然而,本征双极性聚合物的窄带隙导致其电流开关比低(通常为10~2-10~3),阻碍了输出信号的高精度和抗干扰性,而这是潜在逻辑电路应用的关键要求.本文中,基于可控掺杂的工艺,本征平衡双极性聚合物实现了准单极传输特性,其p沟道和n沟道薄膜晶体管的电流开关比均显著提高至10~5-10~7.此外,可控掺杂的有机逻辑电路如非门、或非门、与非门通过直写印刷技术构建,其具有优异的综合性能,高达150的增益值和68%的信号噪声容限以及快速响应.本工作通过掺杂策略显著地提高了双极性材料的开关比,可为双极性材料在印刷集成电路中的实际应用提供理论基础.

通过Ag阵列耦合增强少层InSe的光学响应

具有高发光性能的二维材料被认为是实现光电器件应用的极具前途的材料.其中,硒化铟(InSe)是一种具有代表性的二维材料,近些年在光电领域表现出巨大的应用潜力,因此吸引了研究者们的广泛关注.然而,InSe的光-物质相互作用极其微弱,因为其带隙激子的偏振取向是面外的,主要被面外偏振光激发而对正常入射光(面内偏振)的响应极其微弱,这大大限制了其在光电器件中的实际应用.在此,我们提出了一种方法,即通过将少层InSe转移到Ag纳米棱镜阵列上,显著提升InSe在线性和非线性体系的光学响应.结合实验分析,增强的机理主要来自于两种机制的协同作用:一方面,局域表面等离子体共振产生的局部强化电磁场垂直分布于金属表面,与面外偏振的InSe带隙激子发生高效耦合,增强了InSe的光-物质相互作用;另一方面,独特设计的弯曲结构增加了入射光在平面外的偏振分量,促使InSe面外激子对光的吸收和散射效率增强.通过进一步调整InSe的厚度,我们实现了光致发光和二次谐波信号的两个数量级的增强.因此,我们的工作为改善InSe的光学特性提供了一个有效的途径,使其在光电器件的实际应用中迈出了重要的一步.

靛红并苊醌二甲酰亚胺类共轭分子的设计合成及性质研究

将靛红和氮杂靛红衍生物单元分别与苊醌二甲酰亚胺进行Knoevenagel缩合,开发了两个结构新型、强缺电特性的异靛青衍生物受体单元,包括靛红并苊醌二甲酰亚胺单元(A1)和氮杂靛红并苊醌二甲酰亚胺单元(A2).然后运用"双受体策略",进一步设计并合成了两个含A1和A2受体单元的A-A型二联体共轭分子(BA1和BA2),并对比研究了吡啶氮原子对共轭分子的骨架结构、吸收光谱、能级结构以及载流子迁移率的影响.研究发现:相比经典的异靛蓝受体,A1和A2受体单元拥有更低的LUMO能级(ca.-4.0 eV)和更大的骨架共轭;相比A1和A2,二联体化合物BA1和BA2不仅拥有更大的骨架共轭和更好的分子对称性,而且在整个紫外-可见光区的展现出强的光捕获能力;吡啶氮原子的引入增强了A2和BA2的骨架共平面性以及电子亲和力,有效地降低了A2和BA2的HOMO和LUMO能级值.基于BA1和BA2薄膜,制备了n-型场效应晶体管器件,其电子迁移率分别达1.64×10-3和2.52×10-3 cm2·V-1·s-1.