苏州科技大学李阳副教授等AFM：基于MXene的新兴忆阻器 ...

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随着大数据时代和物联网的到来，全球数字信息量不断增加，现代信息产业的快速发展对存储器和数据存储技术提出了更高的要求，如小型化、快速、低功耗和高存储容量。然而，传统的计算系统采用冯·诺依曼体系结构，其中存储器和中央处理器彼此分离，通过大量线性交互。这种复杂的系统配置通常会导致数据传输缓慢和高功耗，从而遭遇冯·诺依曼瓶颈和存储墙的困难。为了解决这些问题，新一代数据存储和计算技术的发展变得比以往任何时候都更加迫切。
面对冯·诺依曼瓶颈和存储墙问题，传统的计算系统逐渐不能满足未来数据密集型计算应用的需求。最近，忆阻器已成为新一代存储和神经形态计算技术的有前途的候选者，这为突破当前计算架构的困境铺平了一条道路。到目前为止，各种功能材料已被开发用于构建高性能忆阻器。迄今为止，基于二维材料的忆阻器在过去几十年中取得了巨大进步。特别值得注意的是，一种新兴的二维材料，即MXene，它是过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物的纳米片，主要通过从Mn+1AXn（n＝1、2、3、4）复合材料中选择性蚀刻A层而产生，其中M是一种或两种过渡金属元素，A是IIIA族或IV A族元素，X是C和/或N。在从Mn+1AXn相蚀刻A层的过程中，断裂的M-A键可以自发地与不同刻蚀溶液中的阴离子相互作用，并形成表面终止基团Tx（例如–OH，–F，–Cl，=O）。因此，MXene的一般化学式为Mn+1XnTx。
最近，苏州科技大学张程博士、李阳副教授和香港城市大学张其春教授合作总结了二维MXene材料在数据存储、人工突触、神经形态计算和逻辑运算等领域的研究进展。首先，介绍了MXene的主流合成策略及其表征方法。其次，综述了不同类型的MXene基忆阻材料及其广泛采纳的开关机制。第三，全面总结了MXene忆阻器在数据存储、人工突触、神经形态计算和逻辑电路等领域的最新研究成果和进展。最后，论文讨论了MXene忆阻器发展的前景和面临的挑战，并提出潜在的针对性解决策略，旨在为开发基于MXene的新型忆阻器和更具吸引力的新一代信息技术提供指导。



图 （a）MXene和MAX相的基本组成。（b）MXene的合成策略，MXene忆阻器的开关机制及其在数据存储、人工突触、神经形态计算和逻辑运算等领域的应用。

作者简介：

张程：现为苏州科技大学物理科学与技术学院讲师。2019-2020年前往新加坡南洋理工大学张其春教授团队进行联合培养。主要研究方向为有机半导体、二维功能材料设计与合成，以及在阻变存储器和人工突触领域的应用。目前已在Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. C, Chem. Commun., Org. Chem. Front., Mater. Chem. Front.等国际知名期刊上发表SCI论文30余篇。
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李阳：现为苏州科技大学物理科学与技术学院副教授。2021年起兼任江苏省材料学会副秘书长。2022年当选为国际科学组织Vebleo会士。主要研究方向为新型多功能信息存储材料和忆阻器的设计、制备及其在人工突触和神经形态计算的应用。目前在Adv. Funct. Mater., Small, InfoMat, ACS Appl. Mater. Interfaces, Sci. China Mater., J. Mater. Chem. C, Chem. Commun.等学术期刊上发表SCI论文40余篇，主持国家自然科学基金，江苏省自然科学基金、江苏省高校面上项目等。H-index: 16。
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张其春：现为香港城市大学材料科学与工程学院终身教授。2014年受聘于新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院副教授（终身职位）。2017年当选为英国化学会会士。现担任固态化学副主编，SusMat副主编和材料化学前沿、无机化学前沿、Aggerate、Materials Advances、亚洲化学、材料化学C (JMCC)顾问委员会成员。2018-2022年连续入选科睿唯安全球高被引学者。研究兴趣包括新型碳基半导体材料的合成、自组装及其应用，目前已在Nat. Chem., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Nano, Chem. Commun.等期刊上发表SCI论文460余篇，被引超31000次，H-index: 102。
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论文信息：

Emerging MXene‐Based Memristors for In‐Memory, Neuromorphic Computing, and Logic Operation
Songtao Ling, Cheng Zhang,* Chunlan Ma, Yang Li,* and Qichun Zhang*
Advanced Functional Materials
https://doi.org/10.1002/adfm.202208320
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