El cerebro humano tiene el secreto de nuestras personalidades únicas. ¿Pero sabías que también puede formar la base de dispositivos informáticos altamente eficientes? Investigadores de la Universidad de Nagoya, Japón, mostraron recientemente cómo hacer esto, a través de uniones grafeno-diamante queimitar algunas de las funciones del cerebro humano.
Pero, ¿por qué los científicos intentarían emular el cerebro humano? Hoy en día, las arquitecturas informáticas existentes están sujetas a datos complejos, lo que limita su velocidad de procesamiento. El cerebro humano, por otro lado, puede procesar datos muy complejos, como imágenes, conalta eficiencia. Por lo tanto, los científicos han intentado construir arquitecturas "neuromórficas" que imiten la red neuronal en el cerebro.
Un fenómeno esencial para la memoria y el aprendizaje es la "plasticidad sináptica", la capacidad de las sinapsis enlaces neuronales para adaptarse en respuesta a una actividad aumentada o disminuida. Los científicos han intentado recrear un efecto similar utilizando transistores y "memristores" electrónicosdispositivos de memoria cuya resistencia se puede almacenar. Los memristores controlados por luz, o "fotomemristors" desarrollados recientemente, pueden detectar la luz y proporcionar memoria no volátil, similar a la percepción visual y la memoria humana. Estas excelentes propiedades han abierto la puerta a un¡Nuevo mundo de materiales que pueden actuar como sinapsis optoelectrónicas artificiales!
Esto motivó al equipo de investigación de la Universidad de Nagoya a diseñar uniones de grafeno-diamante que pueden imitar las características de las sinapsis biológicas y las funciones clave de la memoria, abriendo puertas para los dispositivos de memoria de detección de imágenes de próxima generación. En su estudio reciente publicado en carbono , los investigadores, dirigidos por el Dr. Kenji Ueda, demostraron funciones sinápticas controladas optoelectrónicamente utilizando uniones entre el grafeno alineado verticalmente VG y el diamante. Las uniones fabricadas imitan funciones sinápticas biológicas, como la producción de "corriente postsináptica excitadora" EPSC - la carga inducida por neurotransmisores en la membrana sináptica - cuando se estimula con pulsos ópticos y exhibe otras funciones cerebrales básicas como la transición de la memoria a corto plazo STM a la memoria a largo plazo LTM.
El Dr. Ueda explica: "Nuestros cerebros están bien equipados para tamizar la información disponible y almacenar lo que es importante. Probamos algo similar con nuestras matrices de diamantes VG, que emulan el cerebro humano cuando se exponen a estímulos ópticos"., "Este estudio se desencadenó debido a un descubrimiento en 2016, cuando encontramos un gran cambio de conductividad inducido ópticamente en las uniones de grafeno-diamante". Además de EPSC, STM y LTM, las uniones también muestran una facilitación de pulso emparejado del 300% -- un aumento en la corriente postsináptica cuando está muy precedido por una sinapsis previa.
Las matrices de diamante VG se sometieron a reacciones redox inducidas por luz fluorescente y LED azules bajo un voltaje de polarización. Los investigadores atribuyeron esto a la presencia de carbonos de grafeno y diamante de hibridación diferente en la interfaz de unión, lo que condujo a la migración de iones enrespuesta a la luz y, a su vez, permitió que las uniones realizaran funciones fotosensibles y fotocontrolables similares a las realizadas por el cerebro y la retina. Además, las matrices de diamantes VG superaron el rendimiento de los materiales fotosensibles convencionales basados en metales rarosen términos de fotosensibilidad y simplicidad estructural.
El Dr. Ueda dice: "Nuestro estudio proporciona una mejor comprensión del mecanismo de trabajo detrás de los comportamientos sinápticos optoelectrónicos artificiales, allanando el camino para que las computadoras que imitan el cerebro ópticamente controlables tengan mejores capacidades de procesamiento de información que las computadoras existentes".¡La informática de generación puede no estar demasiado lejos!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nagoya . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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