Think about un futuro en el que su teléfono, computadora o incluso un pequeño dispositivo portátil pueda pensar y aprender como el cerebro humano: procesar información de forma más rápida, más inteligente y utilizando menos energía.
Un enfoque innovador desarrollado en la Universidad de Flinders y la UNSW Sydney acerca esta visión a la realidad al “torcer” eléctricamente una única pared de dominio ferroeléctrico a nanoescala.
Las paredes del dominio son límites casi invisibles y extremadamente pequeños (1-10 nm) que surgen naturalmente o incluso pueden inyectarse o borrarse dentro de cristales aislantes especiales llamados ferroeléctricos. Las paredes de dominio dentro de estos cristales separan regiones con diferentes orientaciones de carga unida.
Más importante aún, estos pequeños límites, a pesar de estar incrustados en cristales aislantes, pueden actuar como canales para common el flujo de electrones y, por lo tanto, son capaces de almacenar y procesar información como en un cerebro humano, cube el Dr. Pankaj Sharma, profesor titular de física de la Universidad de Flinders, director y autor correspondiente en un nuevo artículo de la American Chemical Society (ACS).
¿Por qué esto importa? Según los investigadores, los dispositivos que imitan el cerebro humano permiten un procesamiento más rápido de grandes cantidades de información y utilizan mucha menos energía en comparación con las computadoras digitales existentes, en explicit, para tareas como el reconocimiento de imágenes y voz.
“Con este nuevo diseño, estas paredes de dominio ferroeléctrico en materiales ferroeléctricos cristalinos están preparadas para alimentar una nueva generación de dispositivos de memoria adaptables, acercándonos a una electrónica más rápida, ecológica e inteligente”, afirma el Dr. Sharma. “Nuestros resultados reafirman la promesa de las paredes de dominio ferroeléctrico para aplicaciones informáticas neuromórficas y en memoria inspiradas en el cerebro basadas en dispositivos ferroeléctricos integrados”.
“En nuestra investigación, se ha inyectado y diseñado de forma controlable una única pared de dominio ferroeléctrico para imitar el comportamiento del memristor. Al aplicar campos eléctricos, manipulamos cuidadosamente la forma y la posición de esta única pared, provocando que se doble y deforme”.
“Este movimiento controlado provoca cambios en las propiedades electrónicas de la pared, desbloqueando su capacidad para almacenar y procesar datos en diferentes niveles”.
El nuevo estudio revela cómo las paredes del dominio ferroeléctrico que se extienden a ambos lados de dos dispositivos terminales (ver imagen a continuación) pueden funcionar como “memristores”, dispositivos que pueden almacenar información en diferentes niveles y recordar la historia de su actividad eléctrica, comparable a las sinapsis en un cerebro humano. .
El coautor Jan Seidel, profesor de la UNSW, cube que “la clave reside en la interacción entre la fijación de la superficie de la pared (donde está fijada) y su libertad para torcerse o deformarse más profundamente dentro del materials.
“Estos giros controlados crean un espectro de estados electrónicos, lo que permite el almacenamiento de datos en múltiples niveles y elimina la necesidad de realizar inyecciones o borrados repetitivos en la pared, lo que hace que los dispositivos sean más estables y confiables”, cube.
Utilizando microscopía avanzada y modelado de campo de fase teórica, esta investigación descubre la física detrás de estas transiciones electrónicas inducidas por deformación en las paredes del dominio.
El coautor Valanoor Nagarajan, profesor de la UNSW, añade: “Estos nuevos dispositivos de pared de dominio altamente reproducibles y energéticamente eficientes podrían revolucionar la computación neuromórfica, los sistemas inspirados en el cerebro que prometen remodelar la inteligencia synthetic y el procesamiento de datos”.
