В Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН разработали перспективный материал для гибких элементов памяти. Его можно использовать как при создании гаджетов, обладающих эластичностью (смарт-часов, фитнес-браслетов), так и для моделирования функционирования мозга. В отличие от привычной электроники, гибкая память, сконструированная в новосибирском Академгородке, состоит не из транзисторов, а из мемристоров.

 
Новый электронный компонент - мемристор (что означает "резистор, обладающий памятью") - впервые был создан в 2008 году. Его главное преимущество в том, что он может "запоминать" записанную информацию. Мемристор резко изменяет свое сопротивление от состояния "открыт" до "заперт" при смене полярности приложенного напряжения. Но если подать на него относительно низкое напряжение (так называемое "считывающее"), то можно узнать информацию, записанную ранее, не изменив при этом состояние мемристора. Это и позволяет говорить об электронном "запоминании", что делает его в чем-то схожим с нейронами мозга.

 
 
 
 
При этом время переключения мемристора измеряется в наносекундах, что на три порядка быстрее, чем у элементов современных флешек. Почему же новинка до сих пор не вытеснила флеш-память? Дело в том, что пока нет технологии, позволяющей изготавливать чипы с большим количество мемристоров. Новосибирским физикам удалось существенно продвинуться в решении этой задачи.

 
- Для создания гибкого мемристорного материала хорошо подходит фторированный графен. Однако его недостатком является небольшая разница токов - один-два порядка - для открытого и закрытого состояния мемристора. Чтобы решить проблему, мы использовали добавки, позволяющие увеличить эту разницу. Лучший результат показали композитные пленки, состоящие из фторированного графена и наночастиц оксида ванадия - разница между токами в открытом и закрытом состояниях достигала девяти порядков, - поясняет младший научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Артем Иванов.

 
Такая огромная разница токов в открытом и закрытом состояниях позволяет создать структуру как минимум из нескольких тысяч мемристоров. А перезаписывать в ней информацию можно несколько миллионов раз. Это рекордные на сегодняшний день параметры для гибкой электроники. И этого уже достаточно, например, для производства популярных гаджетов.

 
В Институте физики полупроводников уже отработана технология изготовления гибкой памяти. Мемристоры из композитного материала печатают на 2D-принтере - специальные чернила наносят на полимерную пленку.

 
- В нашей лаборатории разработана надежная и удобная технология получения фторированного графена. А 2D-печать не требует дорогостоящего оборудования и больших финансовых вложений. Телефоны сейчас стремятся сделать гибкими, как и другие гаджеты - фитнес-браслеты, носимые сенсорные системы для мониторинга состояния здоровья и тому подобное. Память для таких гаджетов можно напечатать, - отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Ирина Антонова.

 
 
 
 
 
Сейчас новосибирские физики работают над тем, чтобы сделать мемристор как можно меньше и достичь максимальной плотности электронных компонентов в чипе.

 
Но у мемристора есть и другое свойство: переключения этого устройства напоминают функционирование синапсов - контактов между нервными клетками живых организмов. Возможно, именно мемристоры позволят, наконец, смоделировать работу мозга.

 
Сейчас ученые всего мира разрабатывают на их основе нейроморфные чипы. Задача - ускорить обучение нейронных сетей для распознавания изображений.

 
Кстати
Сегодня искусственный интеллект может решать лишь узкоспециализированные задачи - алгоритм, натренированный на распознавание собак, не сможет различать кошек. При изменении условий задачи нейронную сеть нужно обучать заново с нуля - это сложно и дорого. А нейроморфные чипы будут сохранять информацию о том, как сеть обучалась ранее, и использовать навыки приобретенные, например, при распознавании собак, для того чтобы различать кошек. Это сделает искусственный интеллект более гибким, способным решать множество задач.

 
Алексей Хадаев

Похожие новости

  • 22/08/2018

    Учеными впервые запечатлены флуктуации при квантовом фазовом переходе

    Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения.
    1429
  • 14/05/2019

    От электрона к фотону: ИФП СО РАН — 55

    ​​Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова появился в результате объединения Института физики твердого тела и полупроводниковой электроники и Института радиофизики и электроники. С тех пор ИФП СО РАН остается признанным за рубежом и в России лидером в области создания и производства новых высокотехнологичных материалов, интегратором крупных научно-производственных проектов и коммуникационной площадкой для ученых, преподавателей, представителей индустриального и бизнес-сообщества.
    1081
  • 13/03/2020

    Первый отечественный детектор для системы квантовой связи создают в России

    ​Группа российских ученых разрабатывает первый отечественный детектор одиночных фотонов для использования в линии квантовой связи. Устройство позволит в несколько раз повысить качество и устойчивость связи и существенно сократить размеры оборудования для квантовой передачи информации, сообщили в четверг ТАСС в пресс-службе Российской венчурной компании (РВК).
    522
  • 01/03/2018

    Исследования группы российских ученых помогут при изучении новых полимерных материалов

    ​Ученые из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и  Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (НТЦУП РАН), подведомственных ФАНО России, совместно с коллегами из Российского университета дружбы народов (РУДН) провели серию экспериментов по исследованию термостимулированных поверхностных плазмон-поляритонов (ТППП).
    1302
  • 22/12/2017

    Новосибирские физики сконструируют для лунной базы солнечные батареи

    ​Освоение других планет - давняя мечта человечества. Но ее невозможно реализовать, не решив энергетическую проблему. Новосибирские физики предложили способ усовершенствовать солнечные батареи для работы в космосе.
    1221
  • 29/08/2018

    В Новосибирске обсудили перспективы развития технологической кооперации науки и производства

    ​Заседание Совета главных инженеров предприятий Сибирского федерального округа на VI Международном форуме и выставке технологического развития "Технопром-2018" было посвящено перспективам развития технологической кооперации науки и производства.
    1139
  • 07/11/2019

    Масштабный проект по созданию квантового компьютера запускает Росатом

    Госкорпорация "Росатом" запустила масштабный проект по созданию отечественного квантового компьютера и библиотеки квантовых алгоритмов. Проектный офис по реализации этой инициативы, чей бюджет составит 24 млрд рублей, возглавил Руслан Юнусов, генеральный директор Российского квантового центра.
    714
  • 25/07/2016

    Новосибирские учёные разрабатывают лазеры в зелёном диапазоне

    ​Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН и лаборатории молекулярной фотоники НГУ занимаются одним из самых актуальных на сегодня направлений в области лазерных технологий — созданием зелёных светодиодов и лазерных диодов (за синие светодиоды в 2014 году ученые из Японии и США получили Нобелевскую премию).
    1819
  • 22/05/2015

    Электрон похудел

    В новосибирском Академгородке получен уникальный материалСАМЫЙ обычный, известный из школьного курса физики электрон преподнес сюрприз: он вдруг потерял массу. Точнее, он движется так, словно ее нет.
    2365
  • 05/12/2018

    Автоматика для цехов и проспектов

    ​В Институте автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН прошло совещание по вопросам внедрения разработок института в реальном секторе экономики. Организатором мероприятия выступил департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска.
    1207