قطعات نوآورانه مبتنی بر رابط اکسیدی

هترواستراکچر اکسیدی: جریان الکتریکی در رابط بین دو اکسید توسط یک کلید نانو کنترل می‌شود، مشابه توقف ترافیک. اعتبار تصویر: یورگ بندمان، pixelwg

یک قطعه الکترونیکی واحد که قادر است جریان را قطع و وصل کند، اطلاعات ذخیره نماید و یاد بگیرد؛ این نتیجه جدیدترین مطالعه فیزیکدانان دانشگاه وورزبورگ است. تیمی به سرپرستی پروفسور رالف کلاسِن نوع جدیدی از هترواستراکچرهای اکسیدی را در مجله Nature Communications ارائه کرده است.

هترواستراکچرهای اکسیدی سامانه‌های مادی امیدوارکننده‌ای برای محاسبات نورومورفیک هستند؛ رویکردی که هدف آن شبیه‌سازی توانایی مغز در یادگیری و سازگاری است. اکنون تیم وورزبورگ نشان داده است که یک قطعه واحد مبتنی بر چنین هترواستراکچری می‌تواند همزمان سه عملکرد متفاوت را انجام دهد: قطع و وصل کردن جریان، ذخیره‌سازی اطلاعات و یادگیری.

این قطعه بر اساس رابط بین دو ماده اکسیدی طراحی شده است: لانتانیم آلومینات (LaAlO3) و استرانسیم تیتانات (SrTiO3). هر دو ماده عایق هستند، اما در رابط مشترک آن‌ها یک گاز الکترونی شبه‌دوبعدی شکل می‌گیرد که رسانایی بسیار بالایی دارد.

با الگوسازی این رابط، پژوهشگران مسیرهای رسانا در مقیاس نانو ایجاد کردند. این مسیرها می‌توانند از طریق تحریک الکتریکی آموزش داده شوند: جریان الکتریکی باعث جابه‌جایی اتم‌های اکسیژن شده و مقاومت ماده را تغییر می‌دهد. این ویژگی امکان می‌دهد که قطعه فعالیت‌های الکتریکی قبلی را به خاطر بسپارد؛ فرآیندی مشابه عملکرد سیناپس در مغز.