Тонкопленочный транзистор (TFT) был разработан для воспроизведения соединения между двумя нейронами, известного как биологический синапс, и может стать ключевым компонентом в разработке искусственных нейронных сетей, которые могут быть использованы в различных областях, начиная с робототехники. к компьютерной обработке.TFT, который был представлен сегодня, 13 февраля, в журнале IOP Publishing Nanotechnology, представляет собой новейшее устройство, изготавливаемое на бумаге, что делает электронику более гибкой, более дешевой в производстве и экологически чистой.Искусственный синаптический TFT состоял из оксида индия и цинка (IZO) в качестве канала и электрода затвора, разделенных пленкой наногранулированного диоксида кремния толщиной 550 нанометров, которая была изготовлена с использованием процесса, известного как химическое осаждение из паровой фазы.Конструкция была характерна для биологического синапса — небольшого промежутка, который существует между соседними нейронами, по которому проходят химические и электрические сигналы.
Именно через эти синапсы нейроны могут передавать сигналы и сообщения в мозг.Все нейроны электрически возбудимы и могут генерировать «спайк», когда напряжение нейрона изменяется на достаточно большую величину.
Эти всплески вызывают прохождение сигналов через нейроны, которые заставляют первый нейрон выделять химические вещества, известные как нейротрансмиттеры, через синапс, которые затем принимаются вторым нейроном, передавая сигнал дальше.Подобно этим выходным выбросам, исследователи приложили небольшое напряжение к первому электроду в своем устройстве, которое заставило протоны, действующие как нейротрансмиттер, из пленок диоксида кремния мигрировать к каналу IZO напротив него.Поскольку протоны заряжены положительно, это привело к притяжению отрицательно заряженных электронов к ним в канале IZO, что впоследствии позволило току течь через канал, имитируя прохождение сигнала в нормальном нейроне.По мере того как через синапс между двумя нейронами мозга передается все больше и больше нейротрансмиттеров, связь между двумя нейронами становится сильнее, и это формирует основу того, как мы учимся и запоминаем.
Это явление, известное как синаптическая пластичность, исследователи продемонстрировали на собственном устройстве. Они обнаружили, что когда к устройству были приложены два коротких напряжения за короткий промежуток времени, второе напряжение могло вызвать больший ток в канале IZO по сравнению с первым приложенным напряжением, как если бы оно «запомнило» ответ от первое напряжение.Автор-корреспондент исследования, Цин Ван из Школы электронных наук и инженерии Нанкинского университета, сказал: «Бумажный синапс может быть использован для создания легких и биологически дружественных искусственных нейронных сетей, и в то же время с преимущества гибкости и биосовместимости могут быть использованы для создания идеального интерфейса организм-машина для многих биологических приложений ».