Cientistas russos testam novo material para neurocomputadores

Materiais podem ser fundamento para desenvolvimento de computador com base em memristores que não só armazenam, mas também processam informações dos neurônios do cérebro humano

Os cientistas do departamento de Física do Estado Sólido e Nanosistemas, do Instituto de Tecnologias de Laser e Plasma, da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear do Instituto de Engenharia Física de Moscou, em cooperação com os especialistas do Instituto de Física do Estado Sólido da Academia de Ciências Russa, bem como do Instituto de Problemas da Tecnologia Microeletrónica e Materiais de Alta Pureza da Academia de Ciências Russa propuseram novos materiais nos quais o efeito bipolar da comutação resistiva pode ser implementado. Estes materiais podem ser fundamento para desenvolvimento de um computador com base em memristores (resistor com memória) que não só armazenam, mas também processam informações dos neurônios do cérebro humano. Os resultados estão publicados na revista Materials Letters.


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O estudo deste fenômeno acontece em todo o mundo, tanto no campo fundamental da ciência, como à luz dos problemas aplicados: o efeito bipolar de comutação resistiva pode ser usado para criar células de memória não voláteis de dois terminais, bem como um memristor que é o quarto elemento fundamental da eletrónica. Os memristores podem tornar-se a base para uma nova abordagem no processamento de informações, a chamada computação molecular.

A computação molecular se refere ao novo método de processamento de informação quando a memória RAM “de longo prazo” (o disco rígido) se executa pelos mesmos elementos, como os neurônios do cérebro.

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Novos materiais podem servir para desenvolver de nova forma de computador

O efeito de comutação resistiva é manifestado pelo faco de, sob a influência de um campo elétrico externo, a condutividade de um material pode modificar em várias ordens de magnitude. Assim, são realizados dois estados metaestáveis, de alta resistência e de baixa resistência. Se o caráter de comutação depender do sentido do campo elétrico, o efeito é denominado de bipolar. O próprio mecanismo físico de comutação depende do tipo de material: pode incluir a formação de canais condutores através da migração de íons metálicos, a formação de barreiras Schottky, transições de fase de isolante de metal, entre outros.

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Na Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear do Instituto e Engenharia Física de Moscou são procurados novos materiais nos quais o bipolar efeito de comutação resistiva o possa ser implementado. Foi demonstrado previamente que pode ser observado em sistemas com fortes correlações eletrónicas, que incluem materiais com magnetorresistência colossal, bem como supercondutores de alta temperatura.

Como resultado da pesquisa científica, os cientistas optaram por películas epitaxiais que se formam na superfície de um substrato monocristalino de titanato de estrôncio (a epitaxia corresponde ao aumento regular e ordenado de um material cristalino sobre outro). Os cientistas comprovaram a possibilidade do uso destas películas para a criação de memristors para computadores de nova geração.

O professor adjunto do departamento de Física do Estado Sólido e Nanosistemas, do Instituto de Tecnologias de Laser e Plasma, da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear do Instituto de Engenharia Física de Moscou, Andrey Ivanov, comentou: “A novidade do nosso trabalho consiste na aplicação do método da litografia que permite o desenvolvimento da tecnologia de miniaturização de elementos memória resistiva”.

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