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类似突触的新型流体忆阻器,只要改变离子就能提升内存量

2024-03-27 17:40:54 综合报道 阅读:
最近,洛桑联邦理工学院的纳米生物学实验室获得了一项突破性的进展,其研究团队开发了一种新型纳米流体忆阻器,这种器件不仅能够存储信息,还能在没有电流的情况下保持其状态,类似于大脑的突触,非常高效节能……

自上世纪70年代以来,科学家们一直致力于研究忆阻器(记忆电阻器)的概念,这是一种可以像人脑突触一样计算和存储数据的电子元件,想借此突破传统冯·诺依曼架构所造成的能耗瓶颈。VDQednc

最近,洛桑联邦理工学院的纳米生物学实验室获得了一项突破性的进展,其研究团队开发了一种新型纳米流体忆阻器,这种器件不仅能够存储信息,还能在没有电流的情况下保持其状态,类似于大脑的突触,非常高效节能。VDQednc

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HAC电路特写VDQednc

这项研究的核心是一种称为高度不对称通道 (HAC) 的器件,它利用离子而非电子来处理信息,这种设计模仿了大脑中的离子通道,能够通过结构上的变化来存储记忆。该器件是在芯片上制造的,具体方法是在氮化硅膜的中心创建一个纳米孔。研究人员通过添加钯和石墨层来创建离子纳米通道。当电流流过芯片时,离子通过通道并聚集在孔隙处时,由于它们的压力,会在芯片表面和石墨之间产生气泡。当石墨层被气泡推动被迫向上时,该器件就会变得更加导电,并将存储状态切换为“开启”。也正由于石墨层保持升起状态,所以即使没有电流,该器件也会“记住”其之前的状态。而当负电压使各层重新接触时,存储器则会被重置为“关闭”状态。VDQednc

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加工流程VDQednc

该HAC器件的创新之处在于,它可以通过改变离子种类来调整存储特性,提供更灵活的内存解决方案。只要将器件浸入含有离子的电解质水溶液中,改变所使用的离子,就可以调整器件的内存,从而影响它从打开到关闭的方式以及它的内存量。在本次实验中,研究团队使用的是钾离子,但也可以使用其他离子,比如钠和钙。VDQednc

除此以外,在实验中,研究人员还成功地将两个HAC与一个电极连接起来,形成了基于离子流的逻辑电路,这也是基于类突触离子器件的数字逻辑运算的首次演示。接下来他们还会将HAC网络与水道连接起来,创建全液体回路,这样不但能提供内置冷却机制,水的使用还将促进生物相容性器件的开发。VDQednc

研究人员表示,这项研究的潜在应用范围广泛,从脑机接口到神经医学,都可能受益于这种新型器件的开发。VDQednc

责编:Ricardo
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