Bilim adamları yeni sinaps benzeri fototransistör bildirdi

0
16

Kredi: Pixabay / CC0 Herkese Açık Alan

ABD Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndaki (NREL) araştırmacılar, enerji verimli fototransistörlerde bir atılım geliştirdi. Bu tür cihazlar sonunda bilgisayarların görsel bilgileri daha çok insan beyni gibi işlemesine ve kendi kendine giden araçlar gibi şeylerde sensör olarak kullanılmasına yardımcı olabilir.

Yapılar, güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürmede oldukça verimli olduğu kanıtlanmış ve bir dizi başka teknolojide muazzam bir umut vaat eden yeni bir yarı iletken tipine (metal halojenür perovskitlere) dayanıyor.

NREL’de kıdemli bir bilim insanı ve araştırmanın ana hatlarını çizen yeni bir makalenin ortak yazarı Jeffrey Blackburn, “Genel olarak, bu perovskite yarı iletkenler, bir dizi farklı teknoloji için potansiyel faydaları olan gerçekten benzersiz bir işlevsel sistemdir” dedi. “NREL, fotovoltaik için bu malzeme sistemiyle ilgilenmeye başladı, ancak bilimin tamamen farklı alanlarına uygulanabilecek birçok özelliğe sahipler.”

Bu durumda, araştırmacılar, fotovoltaikler veya dedektörler için ilginç özelliklere sahip olabileceğini düşündükleri bir malzeme kombinasyonu oluşturmak için perovskit nanokristalleri tek duvarlı bir karbon nanotüp ağıyla birleştirdiler. Üzerine bir lazer tuttuklarında şaşırtıcı bir elektriksel tepki buldular.

Kıdemli bilim adamı ve ortak yazar Joseph Luther, “Normalde olan şey, ışığı absorbe ettikten sonra, kısa bir süre için bir elektrik akımının kısa bir süre için akmasıdır” dedi. “Ancak bu durumda, akım akmaya devam etti ve ışık kapatıldığında bile birkaç dakika durmadı.”

Bu tür davranışa ‘kalıcı fotoiletkenlik’ adı verilir ve bir aygıta çarpan ışık enerjisinin elektrik akımı olarak ‘bellekte’ saklanabildiği bir ‘optik bellek’ biçimidir. Bu fenomen ayrıca beyindeki anıları depolamak için kullanılan sinapsları taklit edebilir. Bununla birlikte, çoğu zaman, kalıcı foto iletkenlik, düşük sıcaklıklar ve / veya yüksek çalışma voltajları gerektirir ve akım artışı, yalnızca bir saniyenin küçük kesirleri için sürer. Bu yeni keşifte, kalıcı foto iletkenlik, oda sıcaklığında bir elektrik akımı üretir ve ışık kapatıldıktan sonra bir saatten fazla bir süre boyunca akım akar. Ek olarak, yalnızca düşük voltajlara ve düşük ışık yoğunluklarına ihtiyaç duyulduğu bulundu, bu da belleği depolamak için gereken düşük enerjiyi vurguluyor.

Araştırma, Science Advances dergisinde yer alan “Karma Boyutlarda Nano Ölçekli Perovskite Heterojonksiyonlarında Düşük Enerjili Oda Sıcaklığı Optik Anahtarlama” başlıklı makalede anlatılıyor. Blackburn ve Luther’e ek olarak, makalenin ortak yazarı Ji Hao, Young-Hoon Kim, Severin Habisreutinger, Steven Harvey ve Elisa Miller, hepsi NREL’den ve Wisconsin-Madison Üniversitesi ve Üniversitesi’nden bilim adamları tarafından yapıldı. Toledo.

Diğer bilim adamları, insan beyninin bilgiyi saklama şeklini taklit eden optik bellek ve nöromorfik hesaplama üzerinde çalışıyorlar. Beyin, sinapslar boyunca diğer birçok nöronla etkileşime giren bir nöron “sinir ağı” kullanır. Bu yüksek oranda birbirine bağlı ağ, beynin bilgiyi enerji açısından verimli bir şekilde işlemesinin temel nedenlerinden biridir, bu nedenle bilim adamlarının beynin işlevlerini taklit eden yapay sinir ağları yaratması için büyük bir motivasyon vardır.

Araştırma, optik bellek ve nöromorfik hesaplama uygulamalarına dahil edilebilecek, daha önce eksik olan tasarım ilkelerini sağlar. Görsel algı, beynin dünya hakkında topladığı girdilerin büyük çoğunluğunu oluşturur ve bu yapay sinapslar görüntü tanıma sistemlerine entegre edilebilir.

Blackburn, “Sensör dizilerinin görüntüleri alabileceği ve yapay zeka ve makine öğrenimi tipi uygulamalar için eğitim ve öğrenme algoritmaları uygulayabileceği birçok uygulama var” dedi. “Örnek olarak, bu tür sistemler kendi kendine giden araçlar gibi uygulamalarda enerji verimliliğini, performansı ve güvenilirliği potansiyel olarak artırabilir.”

Araştırmacılar üç farklı tipte perovskit (formamidinyum kurşun bromür, sezyum kurşun iyodür ve sezyum kurşun bromür) denedi ve her birinin kalıcı bir foto iletkenlik üretebildiğini buldu.

Blackburn, “Yaptığımız şey, bu iki sistemi birleştirerek yapabileceğiniz en basit cihazlardan yalnızca biri ve basit bir bellek benzeri işlem gösterdik,” dedi. “Bir sinir ağı oluşturmak için, bu bağlantıların bir dizisini, daha karmaşık bellek uygulamalarının ve görüntü işleme uygulamalarının taklit edilebildiği daha karmaşık mimarilere entegre etmeyi gerektirir.”

Yeni nesil AI için rekor düzeyde düşük enerji tüketen yapay görsel sistem Daha fazla bilgi: Ji Hao et al. Karışık boyutlu nano ölçekli perovskit heterojonksiyonlarda düşük enerjili oda sıcaklığında optik anahtarlama, Science Advances (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abf1959 Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Bilim adamları, 4 Mayıs 2021 tarihinde https://techxplore.com/news/2021-05-scientists-synapse-like-phototransistor.html adresinden alınan yeni sinaps benzeri fototransistör (2021, 4 Mayıs) bildirdi

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz