行业技术背景与需求 - 慢性神经系统疾病的诊断与治疗需要能够进行长期、高保真监测的脑机接口器件 [2] - 传统无源金属电极在提取微弱脑电信号方面存在局限，而有源薄膜晶体管在信号提取、放大和降噪方面具有优势，能提高采集信噪比 [2] - 单晶硅纳米薄膜作为一种超薄二维材料，因其完美晶格对称性与高电子迁移率（10 cm²/V·s）而具有广泛应用前景 [2] - 基于硅基-碳基界面的高密度集成晶体管阵列技术，有望实现高密度、高保真度、高信噪比的脑信号长效记录，带来变革性突破 [2] - 当前神经动力学研究需要多模态参数综合监测，但现有植入式接口大多局限于单模态传感，难以满足对电、热、光等信号同步监测的需求 [2] 技术突破与系统设计 - 复旦大学研究团队提出了一种基于硅基-碳基组织界面的多模态脑机接口系统，可实时连续监测脑电、热和光动力信号 [3] - 系统材料与结构设计基于单晶硅有源器件和用于微弱脑信号的电容耦合机制，信噪比达到约40 dB [3] - 通过利用硅基晶体管的光电效应和有源元件的功能复用，系统同步集成了精度为0.1°C的温度传感器和灵敏度为0.57 nA/(mW/cm²)的光遗传学信号测量单元 [3] - 该系统保持了与神经组织长期稳定接触所必需的机械灵活性，且多功能运行模式互不干扰 [3] 系统性能与验证 - 体外实验展示了基于电容耦合的硅基晶体管具备长期稳定性特征 [3] - 动物实验及生物相容性评估表明，该系统适用于临床环境，具备同时长期监测多种大脑活动的能力 [3] - 研究引入的设计将硅基晶体管-无源器件集成与单器件功能复用策略相结合，展示了优异的电、热、光性能、长期稳定性和生物相容性 [11] - 该系统在技术层面具有一定的普适性，可通过连续的多模态神经动力学数据采集，为慢性神经系统疾病提供潜在的诊断和治疗途径 [3] 应用前景与未来方向 - 该多模态脑机接口技术有望应用于癫痫病灶定位、脑肿瘤代谢监测和闭环光遗传学治疗等领域 [3][11] - 随着未来与多路复用互连方案的结合以及温度传感单元的进一步小型化，有望在单个系统中实现三个甚至更多传感功能的阵列 [11] - 该设计策略不仅可以促进光刺激期间热效应的研究，还能为其他脑部疾病的研究提供新的观察维度 [11] - 总体而言，该研究成果和方法有望进一步推进植入式神经接口向大面积、多模态实时监测技术发展 [11]