“Sinapsi elettroniche” analizzate su scala nanometrica
I ricercatori della Hewlett Packard e dell’Università della California – Santa Barbara, hanno analizzato ad un dettaglio senza precedenti le proprietà fisiche e chimiche di un dispositivo elettronico che gli ingegneri informatici si augurano possa trasformare i computer del futuro.
Chiamati “Memristor”, da memoria e transistor,a causa della loro capacità di memorizzare per breve tempo l’informazione, questi nuovi componenti vorrebbero riprodurre il comportamento del cervello all’interno di un computer.
La ricerca, pubblicata oggi, lunedì 16 maggio, in Nanotechnology , spiega come i ricercatori abbiano utilizzato raggi X altamente concentrati per mappare le proprietà fisiche e chimiche su scala nanometrica di questi dispositivi elettronici.
Si pensa che i memristor, con la capacità di ‘ricordare’ la carica elettrica totale che passa attraverso di loro, saranno di grande vantaggio in quanto potranno permettere di avere una sorta di sinapsi all’interno dei circuiti elettronici, imitando la complessa rete di neuroni presenti nel cervello, e integrando quindi due delle principali attività di un elaboratore, la memorizzazione e l’elaborazione, in un solo componente, proprio come fa il cervello.
Imitare le sinapsi biologiche – le giunzioni tra due neuroni che trasmettono le informazioni nel nostro cervello – potrebbe portare a una vasta gamma di nuove applicazioni, compresi i robot semi-autonomi, se le complesse reti di neuroni potranno essere riprodotte in un sistema artificiale.
Ma prima di sfruttare l’enorme potenziale dei memristor, i ricercatori hanno prima bisogno di capire i processi fisici che avvengono al loro interno su scala molto piccola.
I memristor hanno una struttura molto semplice – spesso solo un film sottile a base di biossido di titanio tra due elettrodi di metallo – e sono stati ampiamente studiati in termini delle loro proprietà elettriche.
Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti con un metodo non distruttivo a studiare le proprietà fisiche del memristor, riuscendo a ottenere una visione più dettagliata dei cambiamenti chimici e della struttura fisica che si verificano quando il dispositivo è in funzione.
La scala è piccolissima, circa un centinaio di nanometri di larghezza, in cui si è riusciti ad osservare il cambiamento della resistenza che consentirà di costruire un modello matematico più preciso.
John Paul Strachan del gruppo di ricerca in nanoelettronica dei Hewlett-Packard Labs, in California, ha dichiarato: “Uno dei maggiori ostacoli nell’utilizzo di questi dispositivi è capire come funzionano, e in particolare cosa accade a livello microscopico quando avviene un’improvviso cambiamento nella sua resistenza elettrica”.
Il nuovo componente potrebbe rendere possibile lo sviluppo di una nuova classe di circuiti di memoria ad altissima densità. Le prestazioni dei memristor migliorano tanto più si riducono le loro dimensioni e, soprattutto, generano meno calore dei transistor. Inoltre, hanno caratteristiche uniche che potrebbero portare all’invenzione di nuovi componenti, come la costruzione di reti neurali.
