ایجاد مدار الکتریکی کوچک متشکل از یک لایه ۴۰ نانومتری از فیلم مولکولی

محققان یک مدار الکتریکی کوچک متشکل از یک لایه ۴۰ نانومتری از فیلم مولکولی ایجاد کردند که بین لایه بالایی طلا و لایه پایینی نانودیسک تزریق شده با طلا و اکسید قلع ایندیم قرار گرفته است.

کد خبر: ۹۸۰۵۵۲

سه‌شنبه - ۰۹ آذر ۱۴۰۰ / November 30, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان سنگاپوری ممریستور با قابلیت تنظیم مجدد ساختند که می‌تواند بین حالت‌های روشن و خاموش با چندین ولتاژ متوالی مجزا تغییر وضعیت دهد.

این دستگاه حافظه الکترونیکی جدید بر اساس یک سیستم مولکولی ساخته شده و مصرف انرژی کمی دارد. ایده استفاده از سوئیچینگ چندگانه در یک عنصر واحد از نحوه عملکرد مغز الهام گرفته شده است. برخلاف مدار‌های استاندارد موجود در قطعات الکترونیکی، این ممریستور جدید را می‌توان با استفاده از ولتاژ برای انجام وظایف محاسباتی مختلف پیکربندی مجدد کرد. دکتر آریاندو، محقق دانشگاه ملی سنگاپور، گفت: «نتایج این کار یک پیشرفت بزرگ در مسیر طراحی سیستم‌های محاسباتی با مصرف کم انرژی است.»

وجود ساختار‌های دندریتی سیناپسی بین نورون‌ها در مغز انسان، موجب ساختار‌های منطقی شده که چنین ساختار‌های پیچیده منجر به توانایی تصمیم‌گیری پیچیده می‌شود. این سیستم محاسباتی بسیار بهتر از هر سامانه آنالوگ الکترونیکی مصنوعی عمل می‌کند. این ممریستور جدید همچنین این پتانسیل را دارد که در طراحی نسل بعدی تراشه‌های پردازشی با قدرت و سرعت محاسباتی افزایش یافته، استفاده شود.

از سوی دیگر شبکه در مغز به صورت پویا قابل تنظیم مجدد است که انعطاف‌پذیری و سازگاری با محیط‌های متغیر را فراهم می‌کند. در مقابل، مدار‌های منطقی نیمه هادی پیشرفته بر پایه سوئیچ‌های آستانه‌ای هستند که برای انجام توابع منطقی از پیش تعریف شده سیم کشی شده‌اند. برای پیشبرد عملکرد مدار‌های منطقی، گوسوامی و همکارانش عناصر مدار الکترونیکی اساسی را با بیان منطق پیچیده در خواص مواد در مقیاس نانومتر طراحی کردند.

محققان یک مدار الکتریکی کوچک متشکل از یک لایه ۴۰ نانومتری از فیلم مولکولی ایجاد کردند که بین لایه بالایی طلا و لایه پایینی نانودیسک تزریق شده با طلا و اکسید قلع ایندیم قرار گرفته است. آن‌ها با اعمال یک ولتاژ منفی به دستگاه، یک پروفایل بی سابقه ولتاژ جریان-ولتاژ را مشاهده کردند.

برخلاف ممریستور‌های متداول اکسید فلزی که تنها با یک ولتاژ ثابت روشن و خاموش می‌شوند، این دستگاه‌های مولکولی آلی می‌توانند بین حالت‌های روشن و خاموش با چندین ولتاژ متوالی مجزا سوئیچ کنند.

این تیم با تکیه بر تحقیقات خود، از دستگاه‌های حافظه مولکولی برای اجرای برنامه‌هایی برای کار‌های محاسباتی مختلف در دنیای واقعی استفاده کردند.

به عنوان اثبات مفهوم، محققان نشان دادند که فناوری آن‌ها می‌تواند محاسبات پیچیده را در یک مرحله انجام دهد و می‌تواند برای انجام یک کار دیگر در لحظه بعدی دوباره برنامه‌ریزی شود.

یک دستگاه حافظه مولکولی منفرد می‌تواند همان عملکرد‌های محاسباتی هزاران ترانزیستور را انجام دهد و این فناوری را به گزینه‌ای قدرتمندتر و کم مصرف‌تر از حافظه تبدیل کند.

دکتر آریاندو گفت: «این فناوری ممکن است ابتدا در دستگاه‌های دستی، مانند تلفن‌های همراه و حسگرها، استفاده شود.»