afgelopen maart, het kunstmatige intelligentie (AI) programma AlphaGo versloeg de Koreaanse Go-kampioen LEE Se-Dol bij het Aziatische bordspel. "Het spel was vrij strak, maar AlphaGo gebruikte 1200 CPU's en 56, 000 watt per uur, terwijl Lee slechts 20 watt gebruikte. Als er hardware wordt ontwikkeld die de menselijke hersenstructuur nabootst, we kunnen kunstmatige intelligentie gebruiken met minder kracht, " wijst professor YU Woo Jong aan. In samenwerking met Sungkyunkwan University, onderzoekers van het Centre for Integrated Nanostructure Physics binnen het Institute for Basic Science (IBS), hebben een nieuw geheugenapparaat bedacht, geïnspireerd op de neuronverbindingen van het menselijk brein. Het onderzoek, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , benadrukt de zeer betrouwbare prestaties van het apparaat, lange retentietijd en uithoudingsvermogen. Bovendien, zijn rekbaarheid en flexibiliteit maken het een veelbelovend hulpmiddel voor de volgende generatie zachte elektronica die aan kleding of lichaam wordt bevestigd.

De hersenen kunnen leren en onthouden dankzij een groot aantal verbindingen tussen neuronen. De informatie die u onthoudt, wordt via synapsen van het ene neuron naar het andere verzonden als een elektrochemisch signaal. Geïnspireerd door deze verbindingen, IBS-wetenschappers construeerden een geheugen genaamd two-terminal tunneling random access memory (TRAM), waar twee elektroden, aangeduid als afvoer en bron, lijken op de twee communicerende neuronen van de synaps. Terwijl de reguliere mobiele elektronica, zoals digitale camera's en mobiele telefoons het zogenaamde drie-terminal flash-geheugen gebruiken, het voordeel van geheugens met twee terminals zoals TRAM is dat geheugens met twee terminals geen dikke en stijve oxidelaag nodig hebben. "Flashgeheugen is nog steeds betrouwbaarder en presteert beter, maar TRAM is flexibeler en kan schaalbaar zijn, " legt professor Yu uit.

TRAM bestaat uit een stapel van één atoomdikke of enkele atoomdikke 2D-kristallagen:één laag van de halfgeleider molybdeendisulfide (MoS2) met twee elektroden (afvoer en bron), een isolerende laag van hexagonaal boornitride (h-BN) en een grafeenlaag. In simpele termen, geheugen wordt gemaakt (logische-0), gelezen en gewist (logisch-1) door het stromen van ladingen door deze lagen. TRAM slaat gegevens op door elektronen op de grafeenlaag te houden. Door verschillende spanningen tussen de elektroden aan te brengen, elektronen stromen van de afvoer naar de grafeenlaag en tunnelen door de isolerende h-BN-laag. De grafeenlaag wordt negatief geladen en het geheugen wordt geschreven en opgeslagen en vice versa, wanneer positieve ladingen in de grafeenlaag worden geïntroduceerd, geheugen wordt gewist.

IBS-wetenschappers selecteerden zorgvuldig de dikte van de isolerende h-BN-laag, omdat ze ontdekten dat een dikte van 7,5 nanometer de elektronen in staat stelt om van de afvoerelektrode naar de grafeenlaag te tunnelen zonder lekkage en zonder verlies van flexibiliteit.

Flexibiliteit en rekbaarheid zijn inderdaad twee belangrijke kenmerken van TRAM. Toen TRAM werd gefabriceerd op flexibel plastic (PET) en rekbare siliconenmaterialen (PDMS), het kan worden belast tot 0,5% en 20%, respectievelijk. In de toekomst, TRAM kan handig zijn om gegevens van flexibele of draagbare smartphones op te slaan, oog camera's, slimme chirurgische handschoenen, en aan het lichaam te bevestigen biomedische apparaten.

Tenslotte, TRAM presteert beter dan andere typen geheugen met twee terminals, bekend als phase-change random-access memory (PRAM) en resistive random-access memory (RRAM).