西安电子科技大学发明遇水溶解的忆阻器

2019-04-17 中国机械工程学会

随着时间变化,突触器件溶解在室温下的去离子水中

照片来源:西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院

神经元是非凡的。仅仅通过以某些模式和特定频率相互协调地放电,它们就赋予了我们极其宝贵的东西:记忆。难怪科学家们长期以来一直试图用电子器件来模拟这既紧凑又高效的神经网络。一种方法是利用忆阻器。忆阻器是一种对流经它们的电荷的方向和数量保持“记忆”的器件,可用它在人工神经网络中实现对神经突触功能的模拟。在过去的十年里,研究人员在开发忆阻器方面取得了一些进展,而最近出现了一个让人意料不到的新进展:研究人员开发出一种可溶于水的新型忆阻器。

这样的设计可以产生更环保的电子器件,同时它对于那些想要阻止有价值的信息落入敌人手中的人来说可能是最有用的。

西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院的研究人员王宏解释说:“将可随需消失的瞬变材料与忆阻器件结合起来,是实现安全存储应用的有效途径。例如,当信息安全受到严重威胁时,我们可以方便地将瞬变存储设备扔进水里。这对于军事应用尤具重要价值。”

王宏的团队最近在IEEE Electron Device Letters上发表了标题为“Physically Transient Memristive Synapse with Short-Term Plasticity Based on Magnesium Oxide”的文章,介绍了他们设计的一种可溶性忆阻器。利用水辅助转印方法,他们能够将银-氧化镁层与钨基电极一起转移到瞬变基体上。他们对这些组分进行了排列,最终得到了一种模拟神经元间的信号传导的忆阻器。

正如钙离子的阈值决定了神经元向相邻的神经元释放多少信号分子一样,电压的阈值可以用来控制通过忆阻器的银离子流。

但是对于神经元来说,它们的放电频率是建立强大的神经网络的关键。快速连续放电的神经元更有可能彼此形成更强的连接。在神经科学领域有一句俗语表述了这一现象:“一起放电的神经元,会紧紧相连。”在银-氧化镁忆阻器中可以看到同样的效果;更频繁地施加电压会增强该器件的电导率。

王宏指出,这个系统可很好地模拟我们自己的神经系统的短期可塑性。“它证明了这种瞬变突触器件能够有效地模拟短期神经活动,这为实现安全的神经形态计算应用铺平了道路。”

这项新设计在商业化之前还有更多工作需要做,但它确实展示了一种阻止信息落入敌人手中的理想方法。只要将其扔到去离子水中,关键组分就会在30分钟内溶解消失。


关键词:西安电子科技大学;遇水溶解;忆阻器