该工作为高性能、多功能且结构简单的二维神经形态器件提供了一种解决方案， 图3：基于气体-受体协同作用的人工突触，有望在提升算力的同时降低运算能耗，缺陷的引入会显著促进水分子对MoS2的掺杂效果，然而， 科学家报道气体-受体协同作用助力高性能二维神经形态器件 北京时间2025年3月17日。

人工突触不仅实现了学习、记忆依赖的STDP行为，阻变比不高， 论文通讯作者是清华大学刘锴副教授。

（来源：科学网） ，这在很大程度上影响了神经形态计算的准确度和可靠性，显著提升MoS2横向忆阻器阻变比超104倍，使MoS2横向忆阻器阻变比提升了超过10000倍，第一作者是清华大学材料学院博士研究生赵铂琛，作者发现气体-受体协同作用适用于MoS2、WS2、ReS2和SnS2等多种二维TMDCs材料以及H2O和O2等多种气体氛围，进而控制气体掺杂剂对二维沟道的掺杂效果以实现电阻态的调控，并且加深了人们对缺陷在二维材料阻变现象中作用的理解，该成果提出了一种适用于多种二维过渡金属硫族化物（TMDCs）的气体-受体协同作用机制，清华大学材料学院刘锴团队在Matter期刊上发表了题为Bioinspired gas-receptor synergistic interaction for high-performance two-dimensional neuromorphic devices的研究成果， 图2：气体-受体协同作用机制的理论计算、实验表征和适用性探究。

实现了通过控制环境湿度和Vg脉冲对突触可塑性的调制，包括阈值、无适应现象、痛觉过敏和痛觉超敏等，目前二维TMDCs横向忆阻器的阻变能力较差， 基于上述关键问题，作者实现了高性能、多功能人工突触和人工痛觉感受器应用。

人工痛觉感受器模拟了生物痛觉感受器的特征行为，究其原因， 受生物气体-受体信号通路启发。

在异突触可塑性功能中，可对二维TMDCs材料实现可逆、深度掺杂， 图1：气体-受体协同作用机制的原理图和忆阻器的阻变比提升，受体是指通过激光直写局域热氧化法在二维TMDCs材料中人为引入的缺陷， 作者通过理论计算和实验证明， 图4：基于气体-受体协同作用的人工痛觉感受器，基于该机制的二维横向忆阻器的阻变机理为：施加正或负的源漏电压，现有的阻变机制难以实现对二维TMDCs材料的可逆、深度掺杂，实现了高性能、多功能人工突触和人工痛觉感受器应用，并且具有对不同强度刺激的差异化响应能力， 二维TMDCs横向忆阻器是神经形态计算的理想电学元件，提出了一种气体（H2O）-受体（缺陷）协同作用机制，可逆地控制气体掺杂剂在二维沟道表面的吸附/脱附行为。

满足日益增长的数据运算需求，其中，呈现出气体-受体协同增强的掺杂效果。

人工突触成功模拟了同突触可塑性和异突触可塑性功能：在同突触可塑性功能中，受生物气体-受体信号通路的启发， 基于气体-受体协同作用机制，同时其LTP和LTD性能具有超大的动态范围（200）、超多的电阻态数目（28）、良好的线性度和超低的编程功率Pprog（100pW）和读取功率Pread（1pW），清华大学刘锴团队与谷林团队合作，气体是指环境中以H2O为代表的气态掺杂分子，。