《材料视野》杂志的“新兴研究者系列”专题报道了材料科学领域年轻研究人员的杰出成果。在最新的社论中，韩国首尔国立科技大学化学与生物分子工程助理教授、功能半导体与器件实验室负责人 Eunho Lee 博士讨论并详细阐述了他的“新兴研究者系列”研究论文，题为“通过促进扩散机制改善人工突触中的离子吸收”。

李博士解释说：“我们的研究展示了一种简单的方法，即通过改进基于电解质的有机晶体管来提高下一波人工智能硬件的效率。有机晶体管是一种柔性低压器件，可以用离子和电子处理信号。长期以来，掺杂效率一直是瓶颈：离子进出聚合物通道以切换器件的效率如何。我们通过设计聚合物的侧链来解决这个问题，使其能够像分子‘手柄’和‘通道’一样主动吸引和引导离子，从而实现更快、更深的离子吸收。”

李博士及其团队开发的材料有望在人工智能硬件和生物界面领域实现实际应用。在人工智能方面，基于电解质、采用扩散驱动掺杂的有机晶体管可以作为可穿戴设备、摄像头和物联网节点中超低功耗协处理器的模拟突触，从而以最小能耗实现始终在线的感知、传感器内预处理和自适应学习。相同的设计规则也支持与CMOS的混合集成，从而构建紧凑的模拟存储器阵列，以减少数据移动和延迟。

在生物学方面，这种柔软且离子友好的操作非常适合皮肤和组织环境，这意味着可以为闭环疗法和电化学生物传感器提供稳定的生物电子接口，这些传感器不仅可以检测生物标志物，还可以对局部模式进行分类。除了健康领域，这些设备还可以支持水质环境监测和即时诊断，将电化学读数与小型机载学习相结合。简而言之，在分子水平上控制离子运动，可以实现更安全、更低电压且在边缘进行学习的系统。

李博士指出：“从长远来看，控制软半导体中离子运动的能力将重塑我们运行人工智能的方式和地点，以及电子产品如何影响日常生活。五年后，我们或许会看到可穿戴设备和家用设备能够在极低电压下进行本地学习，这意味着更长的电池寿命、更少的热量以及更好的隐私保护，因为原始数据会保留在设备上。健康和福祉产品可以超越简单的感知，迈向自适应分析，过滤噪声、识别模式并实时提供个性化反馈。”

十年之内，同样的材料原理将有望成为在潮湿或生物环境下可靠运行的柔性人机界面和环境监测器的基础，从而实现社区水质的持续追踪，并为康复和辅助技术提供更安全的生物界面。由于这些聚合物可溶液加工，因此也有望实现规模化生产并降低成本，从而拓宽其应用范围。

总体而言，由李博士领导的首尔科技大学团队建立的全新设计规则，即通过定制侧链来控制离子传输，为高效节能、自适应的硬件提供了一种通用策略，可以作为数字硅片的补充。如果能够在扩大规模的同时保持稳定性和可制造性，这种方法可以减少人工智能的能耗，将敏感数据存储在本地，并使智能系统更加舒适，应用范围更广。

更多信息： 材料视野新兴研究员系列：韩国首尔国立科技大学 Eunho Lee 博士，《材料视野》 (2025)。期刊信息： 材料视野