p O cérebro humano, alimentado apenas com a entrada de calorias de uma dieta modesta, facilmente supera supercomputadores de última geração alimentados por entradas de energia de estação em escala real. A diferença decorre dos vários estados dos processos cerebrais versus os dois estados binários dos processadores digitais, bem como a capacidade de armazenar informações sem consumo de energia - memória não volátil. Essas ineficiências nos computadores convencionais de hoje despertaram grande interesse no desenvolvimento de sinapses sintéticas para uso em computadores que podem imitar a maneira como o cérebro funciona. Agora, pesquisadores do King's College London, REINO UNIDO, relatório em Nano Letras ACS uma série de dispositivos nanobastões que imitam o cérebro mais de perto do que nunca. Os dispositivos podem encontrar aplicações em redes neurais artificiais. p Os esforços para emular sinapses biológicas giraram em torno de tipos de memristores com diferentes estados de resistência que agem como memória. Contudo, ao contrário do cérebro, os dispositivos relatados até agora precisaram de uma voltagem elétrica de polaridade reversa para restaurá-los ao estado inicial. "No cérebro, uma mudança no ambiente químico altera a produção, "explica Anatoly Zayats, um professor do King's College London que liderou a equipe por trás dos resultados recentes. Os pesquisadores do King's College London também conseguiram demonstrar esse comportamento semelhante ao do cérebro em suas sinapses sinápticas.

p Zayats e equipe construíram uma série de nanobastões de ouro cobertos com uma junção de polímero (poli-L-histidina, PLH) a um contato de metal. Tanto a luz quanto uma voltagem elétrica podem excitar plasmons - oscilações coletivas de elétrons. Os plasmons liberam elétrons quentes para o PLH, mudando gradualmente a química do polímero, e, portanto, alterá-lo para ter diferentes níveis de condutividade ou emissividade de luz. Como o polímero muda depende se o oxigênio ou o hidrogênio o rodeiam. Um ambiente químico de nitrogênio quimicamente inerte preservará o estado sem qualquer entrada de energia necessária para que ele atue como uma memória não volátil.

p A junção pode ser configurada e lida ótica ou eletricamente ou configurada de uma forma e leitura de outra, permitindo grande versatilidade. "Uma vantagem do controle óptico é que você pode alternar e ler o dispositivo sem fio, "diz Zayats. A preferência por operações elétricas ou ópticas depende da aplicação, mas como ele aponta, tem havido uma série de tentativas de criar circuitos neuromórficos que calculam a maneira como o cérebro faz, e se você introduzir a comutação ótica ou ler em voz alta, poderá computar mais rápido.

p Os pesquisadores descobriram o comportamento perfeitamente sináptico da junção polimérica durante os experimentos para desenvolver uma fonte de luz em nanoescala. Eles construíram diferentes junções de túnel de PLH, e notou que a fonte de luz não era estável no ar ou hidrogênio. "Por acaso, li um artigo sobre sinapses e pensamento - essa é a nossa fonte de luz, "diz Zayats." Foi completamente por acaso. "

p A densidade dos arranjos de nanobastões sinápticos, relatados por Zayats e seus colegas, fica impressionantemente próxima da densidade sináptica do cérebro, ficando aquém por apenas um fator de mil ou mais. O próximo desafio será encontrar uma maneira de trocar os nanobastões individuais em vez de toda a matriz, o que os traria mais um passo mais perto de imitar o cérebro.