NC: ученые раскрыли "эффект памяти" в устройствах на основе графеновых лент

Учёные выяснили механизм «эффекта памяти» в устройствах на основе графеновых нанолент. Это открытие открывает новые возможности для создания нейроморфных устройств, применяемых в системах искусственного интеллекта (ИИ). Сообщение об этом опубликовано Министерством науки и высшего образования России.

Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с международной научной группой экспериментально доказали, что взаимодействие воды с границами графеновых нанолент изменяет их электрические свойства. Этот феномен может стать основой для разработки новых типов сенсоров и нейроморфных устройств.

Вода придаёт графеновым нанолентам способность «запоминать». Их функциональное состояние можно переключать и сохранять с помощью внешнего электрического поля. Этот принцип лежит в основе мемристоров — ключевых компонентов нейроморфных процессоров. В отличие от традиционных процессоров, мемристоры могут одновременно выполнять вычисления и сохранять данные, что позволяет им имитировать работу нейронных сетей мозга и существенно повышает эффективность алгоритмов искусственного интеллекта.

Профессор Рауль Родригес из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ отметил, что ключевая роль воды была подтверждена экспериментами по её испарению. Удаление воды с поверхности нанолент приводит к исчезновению «эффекта памяти», который восстанавливается при повторном увлажнении. Таким образом, адсорбированное состояние воды позволяет устройству сохранять своё функциональное состояние.

Особенно устойчивым «эффектом памяти» обладают двухслойные графеновые наноленты, сохраняющие его в три раза дольше, чем однослойные структуры. Это связано с наличием «мостиков» между слоями, образуемых молекулами воды. Эффект сохраняется даже при нагреве до 170 градусов Цельсия, что делает его перспективным для использования в электронных устройствах.

Исследование проводилось в рамках программы «Приоритет-2030» национального проекта «Молодёжь и дети». В работе участвовали учёные из ТПУ, Австрии, Сербии, Великобритании и Японии. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications.