【儀表網 研發快訊】近日，中國科學技術大學莊濤濤教授團隊設計了基于手性選擇性光電轉換的圓偏振光電邏輯門，并驗證了其多功能邏輯運算能力，在圖像處理與信息加密領域實現應用。相關成果以“Circularly-Polarized Optoelectronic Logic Gates”為題發表在國際知名學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)上。
在光電邏輯門中，多邏輯功能的實現往往依賴于復雜的結構設計或多種外部調控，導致器件集成度低。圓偏振光作為一種高維度的光學信息載體，其獨特的左/右旋手性為構建高集成度、多功能的邏輯門提供可能。然而，由于現有的圓偏振光電探測器普遍面臨手性識別能力不足、光譜響應窄等困難，實現寬波長響應和高不對稱因子的高性能圓偏振光電邏輯門的構建仍然面臨巨大挑戰。
研究團隊提出一種基于手性選擇性的光電轉換策略，通過集成具有寬光譜響應的PbS光電二極管與具有手性選擇性的液晶軟螺旋結構，構建了高性能圓偏振光電邏輯門。該器件展現出高達1.86的光電流不對稱因子，并實現了從400到1600nm可調的寬波長響應。通過調控光電流閾值、并聯光電二極管或改變輸入配置，成功演示了9種邏輯門，并進一步將其應用于圖像處理單元的構建。該設計不僅可在單器件上靈活切換邏輯功能，而且在模擬二值神經網絡中的最大池化操作、信息加密等任務中展現出巨大潛力。相關工作實現了偏振光學與光電子學的融合，拓展了圓偏振光與邏輯運算的應用場景。
圓偏振光電邏輯門的結構、原理及其應用
中國科學技術大學化學系碩士生黃言吉和博士生周雅潔為文章的共同第一作者，莊濤濤為通訊作者。該研究得到了科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、安徽省等的項目支持。
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