Ученые выяснили механизм формирования «эффекта памяти» (сегнетоэлектрического эффекта) в устройствах, основанных на графеновых нанолентах.
Это откроет новые возможности для создания нейроморфных устройств в системах искусственного интеллекта (ИИ), сообщили в Минобранауки РФ. «Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) в рамках международной научной коллаборации экспериментально продемонстрировали, что поведение воды на границах графеновых нанолент может изменять их электрические свойства. Результаты данной работы могут в будущем стать основой для разработки новых типов сенсорных и нейроморфных устройств», — говорится в сообщении.
Благодаря воде у нанолент появляется эффект «памяти» — их состояние можно переключать под воздействием внешнего поля и сохранять в выбранном режиме. Такой принцип лежит в основе мемристоров — элементов нейроморфных процессоров. В отличие от традиционных процессоров, они способны одновременно выполнять вычисления и запоминать информацию, имитируя работу нейронов мозга. Это значительно увеличивает эффективность алгоритмов ИИ.
По словам автора исследования, профессора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауля Родригеса, ключевую роль воды подтвердили эксперименты с ее испарением. При удалении молекул воды с поверхности нанолент эффект «памяти» исчезал, а при повторном добавлении влаги восстанавливался. То есть именно адсорбированная вода позволяет графеновому устройству «запоминать» свое состояние.
При этом для лент из двухслойного графена эффект оказался гораздо более стабильным и сохранялся в три раза дольше по сравнению с однослойным, поскольку молекулы воды формируют «мостики» между слоями графена. Эффект сохраняется даже при нагреве до 170 градусов Цельсия, что делает такие устройства перспективными для применения в реальной электронике.
Исследования проводились при поддержке федеральной программы Минобрнауки РФ «Приоритет-2030» нацпроекта «Молодежь и дети». В исследовании принимали участие ученые из ТПУ, Австрии, Сербии, Великобритании и Японии. Результаты опубликованы в журнале Nature Communication.
Фото: hi-tech.mail.ru