仿生材料开发新突破！中兴大学用二维材料赋予元件感知能力
▲研究团队中兴大学物理系兼奈米所副教授林彦甫（右1）、医学工程所副教授林淑萍（前中）、材料工程系副教授赖盈至（后中）、博士后研究员李克骏等。（图／中兴大学提供）
中兴大学与清华大学共组的团队，利用二维材料打造出新型态的电子元件，让仿生材料能像人类一样拥有适应和疲劳等生物特征，未来在机器人、义肢皮肤、智慧电子和人机介面等领域具有极大的应用潜力。
研究团队由中兴大学物理系兼奈米所副教授林彦甫、医学工程所副教授林淑萍、材料工程系副教授赖盈至与清华大学电机系教授邱博文、博士后研究员李克骏组成。
团队指出，仿生人工智能开发过程中，如何给予元件感知触觉功能是重要难题之一，如同像人一般的适应、疲劳等生物感官特征，在传统元件中是难以实现的，而研究团队巧妙利用二维材料的特性赋予冰冷元件类生物般的感知能力。
李克骏表示，近年来由于二维半导体材料具有光、电讯号上突破性优势，被视为能取代传统「矽」的新世代材料，二维半导体材料由于表面积与体积比例极大，对电流易产生捕捉现象，传统将其视为一大缺点，研究团队反其道而行，借助该特性开发并实现具生物感观特性之元件。
▲研究团队利用二维材料打造出新型态的电子元件。（图／中兴大学提供）
研究团队指出，该工作的发想完全是巧合。在观察二维半导体元件特性时，发现元件的电流会随着外界施加的电压逐渐下降并趋于稳定。后续在查阅相关生物资料时，意外发现生物观感中的受环境的适应行为，与此元件受电压反应后不敏感有着极高相似之处。举个例子，冬天洗热水澡，一开始觉得热水很热，但几分钟后就觉得还好，这就是观感适应的具体现象。由于这样简单的观察，才开始研究是否能利用此特性来进阶模仿生物的各项关键表现，进而赋予元件感知能力。
除了生物适应，由于该元件具有记忆讯号的特性，因此生物的疲劳与阀值等特性也被一一仿真。这项工作的实现，对单一元件即能赋予传统压力感测器等生物观感特性，甚至能延伸应用到其他观感，如温度、光线等，具有非凡的应用价值。
林彦甫指出，「这项工作能够为二维半导体元件，在先进的仿生机器领域的开发，树立一个有意义的典范」。最后，林彦甫副教授特别强调这样研究成果实属不易，感谢一群在兴大环境共同努力、能互相砥砺的实验室研究伙伴与成员，这群以兴大、清大为背景的成员，用实际行动力证明了本土团队价值，并做到与全世界接轨的研究品质。研究成果于今(2021)年3月发表于国际知名出版社Cell Press的重要材料期刊，《物质 Matter》。