بازتولید مصنوعی عملکرد های یادگیری و فراموشی مغز - مجله میکونوس

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، به نقل از ستاد فناوری نانو، یک تیم تحقیقات بین المللی، شبیه سازی سیناپس های مصنوعی را با استفاده از دستگاه های تازه مواد پیشرفته بررسی کرده است. تا به حال، بیشتر سیستم هایی که برای این منظور استفاده می شدند، در نهایت از طریق جریان های الکتریکی کنترل شده اند که اتلاف انرژی قابل توجهی از طریق اتلاف گرما را با خود به همراه داشته است. در این پروژه، پیشنهاد محققان استفاده از مغناطیسی یونیک، کنترل غیرفرار خواص مغناطیسی مواد با مهاجرت یونی مبتنی بر ولتاژ بود، که مصرف برق را به شدت کاهش می دهد و ذخیره سازی داده ها را با انرژی کارآمد می کند.

اگرچه اتلاف گرما با اثرات مهاجرت یون کاهش می یابد، حرکت مغناطیسی یونی اکسیژن در دمای اتاق معمولا برای کاربرد های صنعتی آهسته است و برای تغییر حالت مغناطیسی چندین ثانیه یا حتی چند دقیقه طول می کشد. برای حل این مشکل، این تیم استفاده از موادی را بررسی کردند که ساختار بلوری آن ها قبلاً حاوی یون هایی بود. چنین اهداف مغناطیسی یونی می توانند تغییرات کاملاً برگشت پذیر از حالت غیر فرومغناطیسی (خاموش خاموش) به حالت فرومغناطیسی (روشن روشن) و بالعکس را فقط با حرکت اکسیژن مبتنی بر ولتاژ از هدف به سمت یک مخزن متحمل شوند.

اکسید های کبالت با توجه به ساختار بلوری آن ها، مواد انتخابی برای ساخت فیلم ها با ضخامت 5 تا 230 نانومتر بودند. محققان نقش ضخامت بر رفتار مغناطیسی یونی حاصل را بررسی کردند و نشان دادند که هر چه لایه ها نازک تر باشند، تولید مغناطیسی سریع تر انجام می شود.

طیف جذب پرتو ایکس (XAS) نمونه ها از طریق ALBA Synchrotron انجام شد. XAS برای معین کردن، در دمای اتاق، ترکیب عنصری و حالت اکسیداسیون لایه های اکسید کبالت، که برای نازک ترین و ضخیم ترین لایه ها متفاوت بود، استفاده شد. این یافته ها برای درک تفاوت در حرکت مغناطیسی یونی اکسیژن بین فیلم ها بسیار مهم بود.

از آنجایی که سرعت های عملیاتی به دست آمده در این کار مشابه سرعت های مورد استفاده برای محاسبات نورومورفیک بود، نازک ترین فیلم های اکسید کبالت بیشتر مورد بررسی قرار گرفتند. به طور خاص، اثرات مربوط به یادگیری قابلیت های نورومورفیک القا شد و نتایج شواهدی را ارائه کردند که سیستم های مغناطیسی یونی می توانند عملکرد های یادگیری و فراموش کردن را تقلید کنند.

علاوه بر محاسبات نورومورفیک، کاربرد های عملی دیگری مانند حافظه های مغناطیسی و اسپینترونیک از نتایج این مطالعه بهره مند خواهند شد. ترکیب حافظه های مغناطیسی با مغناطیسی یونیک های کارآمد می تواند راهی ممکن برای کاهش انرژی مصرف عملیاتی نسل بعدی ادوات ذخیره سازی داده باشد، در حالی که مکانیسم های مغناطیسی یونی برای کنترل لایه های ضد فرومغناطیسی در حال حاضر نامزد های امیدوارکننده ای برای توسعه دستگاه های اسپینترونیک هستند.