sábado, 22 de mayo de 2021

Nanomaterial para crear neuronas y sinapsis

Las computadoras clásicas usan valores binarios (0-1) para funcionar. Por el contrario, las células cerebrales pueden utilizar más valores, lo que las hace mejores energéticamente. Suficiente razón para que los científicos se interesen en la computación neuromórfica (similar al cerebro). En el artículo Anisotropy and Current Control of Magnetization in SrRuO/ SrTiO Heterostructures for Spin-Memristors, publicado el 18 de mayo en la revista Frontiers in Nanotechnology, investigadores de la Universidad de Groningen (Países Bajos) han utilizado heteroestructuras de óxidos complejos con anisotropía magnética perpendicular (PMA) (no homogeneidad de las propiedades magnéticas al ser medidas en diferentes direcciones del espacio), que consisten en sustancias tales como el SrRuO3 (SRO) cultivado sobre SrTiO3 (STO) para crear elementos comparables a las neuronas y las sinapsis del cerebro, elementos creados para el manejo de los espines, una propiedad magnética de los electrones al girar. 
          Crédito: Grupo Banerjee. Universidad de Groningen / Nanotechnology News

Para sistemas con PMA la conmutación de la magnetización inducida por corriente se puede realizar con pares de giro en órbita obteniéndose una conmutación probabilística como resultado de la alta simetría. Una ligera inclinación del PMA puede romper esta simetría y permitir la realización de una conmutación determinista. El control sobre la anisotropía magnética de las heteroestructuras proporciona la elección sobre la forma de conmutación. Los investigadores proponen un memristor (resistencia variable con memoria) espintrónico de tres terminales, con un diseño de unión de túnel magnético que provee varios estados resistivos controlados por la carga eléctrica. Los dominios magnéticos se pueden cambiar usando una corriente a través de un electrodo de platino en la parte superior del SRO. Cuando los dominios magnéticos se orientan perfectamente perpendiculares a la película, este cambio es determinista: todo el dominio cambiará. Sin embargo, cuando los dominios magnéticos están ligeramente inclinados, la respuesta es probabilística: no todos los dominios son iguales y,  los valores intermedios ocurren cuando solo una parte de los cristales en el dominio han cambiado. Al elegir variantes del sustrato sobre el que se cultiva el SRO, los científicos pueden controlar su anisotropía magnética. Esto les permite producir dos dispositivos espintrónicos diferentes. La conmutación probabilística se compara con el funcionamiento de las neuronas, mientras que la conmutación determinista se parece más a una sinapsis. Se espera que en el futuro se pueda crear hardware de computadora similar al cerebro combinando estos diferentes dominios en un dispositivo espintrónico que se pueda conectar a los circuitos estándar basados ​​en silicio.  Tal vez se haya encontrado una manera de controlar los estados intermedios, no solo para la memoria sino también para la computación.

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