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 SrRuO3 / SrTiO3 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.
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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