研究人員開發(fā)出一種可溶于水的新型憶阻器

神經(jīng)元是非凡的。僅僅通過以某些模式和特定頻率相互協(xié)調(diào)地放電，它們就賦予了我們極其寶貴的東西：記憶。難怪科學(xué)家們長期以來一直試圖用電子器件來模擬這既緊湊又高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一種方法是利用憶阻器。憶阻器是一種對流經(jīng)它們的電荷的方向和數(shù)量保持“記憶”的器件，可用它在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)突觸功能的模擬。在過去的十年里，研究人員在開發(fā)憶阻器方面取得了一些進(jìn)展，而最近出現(xiàn)了一個(gè)讓人意料不到的新進(jìn)展：研究人員開發(fā)出一種可溶于水的新型憶阻器。

上圖顯示了隨著時(shí)間變化，突觸器件溶解在室溫下的去離子水中。

這樣的設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生更環(huán)保的電子器件，同時(shí)它對于那些想要阻止有價(jià)值的信息落入敵人手中的人來說可能是最有用的。

西安電子科技大學(xué)先進(jìn)材料與納米科技學(xué)院的研究人員王宏解釋說：“將可隨需消失的瞬變材料與憶阻器件結(jié)合起來，是實(shí)現(xiàn)安全存儲應(yīng)用的有效途徑。例如，當(dāng)信息安全受到嚴(yán)重威脅時(shí)，我們可以方便地將瞬變存儲設(shè)備扔進(jìn)水里。這對于軍事應(yīng)用尤具重要價(jià)值?！?/p>

王宏的團(tuán)隊(duì)最近在IEEE Electron Device Letters上發(fā)表了標(biāo)題為“Physically Transient Memristive Synapse with Short-Term Plasticity Based on Magnesium Oxide”的文章，介紹了他們設(shè)計(jì)的一種可溶性憶阻器。利用水輔助轉(zhuǎn)印方法，他們能夠?qū)y-氧化鎂層與鎢基電極一起轉(zhuǎn)移到瞬變基體上。他們對這些組分進(jìn)行了排列，最終得到了一種模擬神經(jīng)元間的信號傳導(dǎo)的憶阻器。

正如鈣離子的閾值決定了神經(jīng)元向相鄰的神經(jīng)元釋放多少信號分子一樣，電壓的閾值可以用來控制通過憶阻器的銀離子流。

但是對于神經(jīng)元來說，它們的放電頻率是建立強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵?？焖龠B續(xù)放電的神經(jīng)元更有可能彼此形成更強(qiáng)的連接。在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有一句俗語表述了這一現(xiàn)象：“一起放電的神經(jīng)元，會(huì)緊緊相連?！痹阢y-氧化鎂憶阻器中可以看到同樣的效果；更頻繁地施加電壓會(huì)增強(qiáng)該器件的電導(dǎo)率。

王宏指出，這個(gè)系統(tǒng)可很好地模擬我們自己的神經(jīng)系統(tǒng)的短期可塑性?！八C明了這種瞬變突觸器件能夠有效地模擬短期神經(jīng)活動(dòng)，這為實(shí)現(xiàn)安全的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算應(yīng)用鋪平了道路?！?/p>

這項(xiàng)新設(shè)計(jì)在商業(yè)化之前還有更多工作需要做，但它確實(shí)展示了一種阻止信息落入敵人手中的理想方法。只要將其扔到去離子水中，關(guān)鍵組分就會(huì)在30分鐘內(nèi)溶解消失。