【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】對生理過程產(chǎn)生的心電、肌電及神經(jīng)電等體表電生理信號進行高保真監(jiān)測，在疾病診斷、早期風險識別及個性化健康管理等方面具有廣闊且深遠的應用價值。這類信號，包括心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、腦電圖(EEG)等，普遍具有低幅值的特征。其中尤以腦電信號最為微弱，其幅值低至幾至幾十微伏，因此需通過電壓增益超過100dB的放大電路將其放大至伏特量級，以滿足后續(xù)信號處理的需求。然而，受限于柔性電路的集成規(guī)模與可行的電路拓撲結構，在柔性平臺上實現(xiàn)上述高增益仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
 

　　針對這一難題，北京大學電子學院胡又凡-彭練矛團隊充分利用碳納米管晶體管中負微分電阻效應誘導的本征增益奇點，在柔性放大領域取得重要突破。該研究深入挖掘了碳納米管器件中負微分電阻行為及其影響因素，通過器件-電路協(xié)同設計，打破了傳統(tǒng)柔性放大電路的增益瓶頸，實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的電學性能。
 

　　研究系統(tǒng)探究了接觸金屬功函數(shù)、柵極結構及器件尺寸等關鍵參數(shù)對負微分電阻調(diào)制行為的影響，并深入揭示了其內(nèi)在物理機制。在此基礎上，利用NDR的可調(diào)性，團隊成功在柔性碳納米管放大器中實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的1.5×105(約104dB)增益，性能表現(xiàn)優(yōu)于所有已報道的柔性電壓放大器，并成功演示了對腦電回放信號的有效放大。這一成果為全柔性平臺上的原位生理信號放大奠定了堅實技術基礎，在高保真、長期穩(wěn)定生理監(jiān)測領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。
 

　　以上相關成果以《基于碳納米管晶體管本征增益奇點的>100dB電壓增益柔性放大器》(“Flexible amplifier with >100-dB voltage gain enabled by intrinsic gain singularity of carbon nanotube transistors”)為題，于2026年3月6日在線發(fā)表于《科學?進展》(Science Advances)。該項研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金等項目以及納米器件物理與化學教育部重點實驗室的支持。北京大學前沿交叉學科研究院博士研究生黃儒翊、電子學院博士研究生王譽儒和電子學院博雅博士后龍冠樺為論文共同第一作者，胡又凡和彭練矛為論文共同通訊作者。該成果為微弱生理信號的超高增益放大開辟了創(chuàng)新技術路徑，在可穿戴健康監(jiān)測、植入式神經(jīng)接口及下一代生物傳感電子技術領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。