有機薄膜晶體管（OTFT）具有柔韌性好、成本低和應用前景廣闊等特點，相關研究是國際上廣泛關注的前沿交叉領域。隨著OTFT性能指標的不斷攀升，器件功能化研究開始成為該領域關鍵發(fā)展方向之一。近年來，中國科學院化學研究所有機固體實驗室的研究人員在多功能OTFT的構建和功能應用研究方面開展了系統的創(chuàng)新研究。在前期工作中，他們結合器件結構設計在高靈敏度壓力傳感、磁傳感和氣體靈敏檢測方面取得系列進展（Nat. Commun. 2015, 6, 6269; Adv. Mater. 2015, 27, 7979; Adv. Mater. 2016, 28, 4549）。此外，他們還結合熱電原理，在國際上率先利用有機熱電材料構建了自供電柔性壓力-溫度雙參數傳感器（Nat. Commun. 2015, 6, 8356），上述成果被國際同行認為是發(fā)展了構筑新型柔性傳感器的新方法（Adv. Mater. 2016, 28, 4556）。

　　感受器是生物體實現外部信息感知的重要組成部分之一，其功能核心是將外界的刺激信號（壓力、光、溫度、氣味等）轉化為可被神經系統識別的電信號，從而引起生物體的感知和應激行為。盡管已發(fā)展的OTFT傳感器可以實現上述功能，但是與該類傳感器相兼容的OTFT信號處理器件和器件集成方案尚未報道。賦予OTFT傳感器仿生信號處理功能是推動相關器件向生物電子應用方向發(fā)展的關鍵點。

　　在中科院戰(zhàn)略先導研究計劃和國家自然科學基金委的支持下，化學所有機固體實驗室的科研人員在OTFT觸覺系統的構建方面取得新進展。研究人員在此前懸浮柵OTFT壓力傳感器構建的基礎上，通過錯位柵極器件結構與質子介電層的引入成功構建了OTFT突觸晶體管。更為重要的是，結合OTFT傳感器與OTFT突觸晶體管的集成實現了實時信號轉換和類突觸信號處理。該觸覺系統顯示了常規(guī)傳感器難以具備的時程和動態(tài)壓力感知功能，可以多維度地反映出壓力施加的位置、強度、持續(xù)時間、時間間隔以及循環(huán)次數等綜合信息，從而實現了對外界觸覺信號的智能處理，為仿生智能器件和元件的構筑提供了新的思路。相關結果發(fā)表在Adv. Mater. 2017, 29, 1606088上。Nat. Rev. Mater.（2017; doi:10.1038/natrevmats.2017.15）以“Research Highlight”的形式對上述結果進行了專題報道。

OTFT觸覺感知系統示意圖