Multitasking-kretsar som kan konfigurera om sig själva i realtid och byta funktioner när behov uppstår – det här är den lovande applikationen som härrör från en upptäckt som gjorts på EPFL och publicerad i Naturens nanoteknik . Andra potentiella användningsområden:miniatyrisera våra elektroniska enheter och utveckla fjädrande kretsar.
Kommer det att vara möjligt en dag att konfigurera om elektroniska mikrochips som vi vill, även när de används? En ny upptäckt av ett team på EPFL antyder så mycket. Forskarna har visat att det är möjligt att skapa ledande banor som är flera atomer breda i ett material, att flytta runt dem efter behag och till och med få dem att försvinna.
Anpassningsbar elektronik skapar stort intresse i forskarvärlden på grund av de många tillämpningarna. Föreställ dig för ett ögonblick att ett enda mikrochip kunde utföra uppgifterna för flera olika kretsar. Till exempel, en krets tilldelad för att bearbeta ljudinformation kan, när den inte används för detta ändamål, omfördelas till att bearbeta bilder. Detta skulle tillåta oss att miniatyrisera våra elektroniska enheter.
På samma gång, det skulle bli möjligt att utveckla fjädrande kretsar. Närhelst ett mikrochip skadas, den skulle teoretiskt kunna omkonfigurera sig själv så att den fortfarande kunde fungera med de komponenter som förblir intakta. "Ett effektivt sätt att hålla defekta enheter fungerande när de är på svåråtkomliga platser, som rymden, " säger Leo McGilly, artikelns huvudförfattare.
Bakom denna lovande teknologi ligger så kallade "ferroelektriska" material där det är möjligt att skapa flexibla konduktiva vägar. Dessa vägar genereras genom att ett elektriskt fält appliceras på materialet. Mer specifikt, när den elektriska strömmen appliceras, vissa atomer rör sig antingen "upp" eller "ner" " som kallas polarisering. Under de senaste åren, den akademiska världen har observerat att konduktiva vägar flera atomer breda - kallade "väggar" - bildas mellan dessa polariserade zoner. Det enda problemet är att tills nu, det var omöjligt att kontrollera hur dessa vägar bildas.
På EPFL, forskarna visade att det var möjligt att kontrollera bildandet av väggar på en film av ferroelektriskt material, och därmed skapa vägar där de ville på givna platser. Tricket ligger i att producera en sandwichliknande struktur med platinakomponenter på utsidan och ett ferroelektriskt material på insidan. "Genom att applicera elektriska fält lokalt på metalldelen, vi kunde skapa vägar på olika platser och flytta dem, och även att förstöra dem med ett omvänt elektriskt fält, " säger Mc Gilly. Lågt ledande elektroder användes för att omge det ferroelektriska materialet. Det betyder att laddningen sprider sig mycket långsamt i strukturen, vilket gör det möjligt att kontrollera exakt var den appliceras. "När vi använder mycket ledande material, laddningen sprider sig snabbt och väggar bildas slumpmässigt i materialet."
Vid denna tidpunkt, forskarna har testat sin forskning på isolerade material. Nästa steg består i att utveckla en prototyp av en omkonfigurerbar krets. Leo McGilly skulle gå ännu längre. "Det faktum att vi kan skapa vägar var vi vill kan tillåta oss att i framtiden imitera fenomen som äger rum inuti hjärnan, med regelbundet skapande av nya synapser. Detta kan visa sig användbart för att reproducera fenomenet lärande i en konstgjord hjärna."
