Les chercheurs sont toujours à la recherche de technologies améliorées, mais l'ordinateur le plus efficace possible existe déjà. Il peut apprendre et s'adapter sans avoir besoin d'être programmé ou mis à jour. Il a une mémoire presque illimitée, est difficile à planter, et fonctionne à des vitesses extrêmement rapides. Ce n'est pas un Mac ou un PC; c'est le cerveau humain. Et les scientifiques du monde entier veulent imiter ses capacités.

Les laboratoires universitaires et industriels travaillent à développer des ordinateurs qui fonctionnent davantage comme le cerveau humain. Au lieu de fonctionner comme un classique, système numérique, ces nouveaux dispositifs pourraient potentiellement fonctionner davantage comme un réseau de neurones.

« Les ordinateurs sont très impressionnants à bien des égards, mais ils ne sont pas égaux à l'esprit, " a déclaré Mark Hersam, la chaire Bette et Neison Harris d'excellence en enseignement à la McCormick School of Engineering de la Northwestern University. "Les neurones peuvent réaliser des calculs très compliqués avec une très faible consommation d'énergie par rapport à un ordinateur numérique."

Une équipe de chercheurs du Nord-Ouest, dont Hersam, a accompli un nouveau pas en avant dans l'électronique qui pourrait rapprocher l'informatique de type cerveau de la réalité. Le travail de l'équipe fait progresser les résistances à mémoire, ou "memristors, " qui sont des résistances dans un circuit qui "se souviennent" de la quantité de courant qui les a traversés.

La recherche est décrite dans le numéro du 6 avril de Nature Nanotechnologie . Marques Tobin, le professeur Vladimir N. Ipatieff de chimie catalytique, et Lincoln Lauhon, professeur de science et génie des matériaux, sont également des auteurs sur le papier. Vinod Sangwan, un post-doctorant co-encadré par Hersam, Des marques, et Lauhon, servi comme premier auteur. Les co-auteurs restants—Deep Jariwala, Dans Soo Kim, et Kan-Sheng Chen—sont membres des Hersam, Des marques, et/ou groupes de recherche Lauhon.

"Les memristors pourraient être utilisés comme élément de mémoire dans un circuit intégré ou un ordinateur, " a déclaré Hersam. " Contrairement à d'autres souvenirs qui existent aujourd'hui dans l'électronique moderne, Les memristors sont stables et se souviennent de leur état même en cas de perte de puissance."

Les ordinateurs actuels utilisent de la mémoire vive (RAM), qui se déplace très rapidement au fur et à mesure qu'un utilisateur travaille mais ne conserve pas les données non enregistrées en cas de coupure de courant. Lecteurs flash, d'autre part, stockent des informations lorsqu'ils ne sont pas alimentés mais fonctionnent beaucoup plus lentement. Memristors pourrait fournir une mémoire qui est le meilleur des deux mondes :rapide et fiable. Mais il y a un problème :les memristors sont des appareils électroniques à deux bornes, qui ne peut contrôler qu'un seul canal de tension. Hersam a voulu le transformer en un appareil à trois bornes, lui permettant d'être utilisé dans des circuits et systèmes électroniques plus complexes.

Hersam et son équipe ont relevé ce défi en utilisant du bisulfure de molybdène monocouche (MoS2), un atomiquement mince, semi-conducteur de nanomatériau bidimensionnel. Tout comme la façon dont les fibres sont disposées dans le bois, les atomes sont disposés dans une certaine direction—appelée "grains"—à l'intérieur d'un matériau. La feuille de MoS2 utilisée par Hersam a un joint de grain bien défini, qui est l'interface où deux grains différents se rencontrent.

"Parce que les atomes ne sont pas dans la même orientation, il y a des liaisons chimiques non satisfaites à cette interface, " explique Hersam. " Ces joints de grains influencent le passage du courant, ils peuvent donc servir de moyen d'accorder la résistance."

Lorsqu'un champ électrique important est appliqué, le joint de grain bouge littéralement, provoquant un changement de résistance. En utilisant MoS2 avec ce défaut de joint de grain au lieu de la structure typique de memristor métal-oxyde-métal, l'équipe a présenté un nouveau dispositif memristif à trois bornes qui est largement accordable avec une électrode de grille.

"Avec un memristor qui peut être réglé avec une troisième électrode, nous avons la possibilité de réaliser une fonction que vous ne pouviez pas réaliser auparavant, " a déclaré Hersam. " Un memristor à trois bornes a été proposé comme moyen de réaliser des calculs de type cérébral. Nous explorons maintenant activement cette possibilité en laboratoire. »