p O cérebro humano guarda o segredo de nossas personalidades únicas. Mas você sabia que ele também pode formar a base de dispositivos de computação altamente eficientes? Pesquisadores da Universidade de Nagoya, Japão, recentemente mostrou como fazer isso, através de junções grafeno-diamante que imitam algumas das funções do cérebro humano. p Mas, por que os cientistas tentariam emular o cérebro humano? Hoje, as arquiteturas de computador existentes estão sujeitas a dados complexos, limitando sua velocidade de processamento. O cérebro humano, por outro lado, pode processar dados altamente complexos, como imagens, com alta eficiência. Os cientistas têm, Portanto, tentou construir arquiteturas "neuromórficas" que imitam a rede neural do cérebro.

p Um fenômeno essencial para a memória e aprendizagem é a "plasticidade sináptica, "a capacidade das sinapses (ligações neuronais) de se adaptarem em resposta a um aumento ou diminuição da atividade. Os cientistas tentaram recriar um efeito semelhante usando transistores e" memristores "(dispositivos de memória eletrônica cuja resistência pode ser armazenada). Desenvolvido recentemente, controlado por luz memristors, ou "fotomristores, "pode ​​detectar luz e fornecer memória não volátil, semelhante à percepção visual humana e memória. Essas excelentes propriedades abriram as portas para um novo mundo de materiais que podem atuar como sinapses optoeletrônicas artificiais!

p Isso motivou a equipe de pesquisa da Universidade de Nagoya a projetar junções de grafeno-diamante que podem imitar as características das sinapses biológicas e funções-chave da memória, abrindo portas para dispositivos de memória de detecção de imagem de próxima geração. Em seu estudo recente publicado em Carbono , Os pesquisadores, liderado pelo Dr. Kenji Ueda, demonstrou funções sinápticas optoeletronicamente controladas usando junções entre grafeno alinhado verticalmente (VG) e diamante. As junções fabricadas imitam funções sinápticas biológicas, como a produção de "corrente pós-sináptica excitatória" (EPSC) - a carga induzida por neurotransmissores na membrana sináptica - quando estimulada com pulsos ópticos e exibe outras funções cerebrais básicas, como a transição da memória de curto prazo (STM) para a de longa memória de termo (LTM).

p Dr. Ueda explica, "Nossos cérebros estão bem equipados para filtrar as informações disponíveis e armazenar o que é importante. Tentamos algo semelhante com nossas matrizes de diamante VG, que emulam o cérebro humano quando exposto a estímulos ópticos. ”Ele acrescenta, "Este estudo foi desencadeado devido a uma descoberta em 2016, quando encontramos uma grande mudança de condutividade induzida opticamente nas junções de grafeno-diamante. "Além de EPSC, STM, e LTM, as junções também mostram uma facilitação de pulso pareado de 300% - um aumento na corrente pós-sináptica quando precedido de perto por uma sinapse anterior.

p Os arranjos VG-diamante foram submetidos a reações redox induzidas por luz fluorescente e LEDs azuis sob uma tensão de polarização. Os pesquisadores atribuíram isso à presença de carbonos de grafeno e diamante hibridizados de forma diferente na interface da junção, o que levou à migração de íons em resposta à luz e, por sua vez, permitiu que as junções realizassem funções fotossensíveis e fotocontroláveis ​​semelhantes às desempenhadas pelo cérebro e pela retina. Além disso, os arranjos VG-diamante superaram o desempenho dos materiais fotossensíveis convencionais à base de metais raros em termos de fotossensibilidade e simplicidade estrutural.

p Dr. Ueda diz, "Nosso estudo fornece uma melhor compreensão do mecanismo de funcionamento por trás dos comportamentos sinápticos optoeletrônicos artificiais, pavimentando o caminho para computadores que simulam o cérebro opticamente controláveis ​​com melhores capacidades de processamento de informações do que os computadores existentes. "

p O futuro da computação de próxima geração pode não estar muito longe.