Los investigadores siempre buscan tecnologías mejoradas, pero ya existe la computadora más eficiente posible. Puede aprender y adaptarse sin necesidad de ser programado o actualizado. Tiene una memoria casi ilimitada es difícil chocar, y trabaja a velocidades extremadamente rápidas. No es una Mac o una PC; es el cerebro humano. Y los científicos de todo el mundo quieren imitar sus habilidades.

Tanto los laboratorios académicos como los industriales están trabajando para desarrollar computadoras que funcionen más como el cerebro humano. En lugar de operar como un convencional, sistema digital, estos nuevos dispositivos podrían funcionar potencialmente más como una red de neuronas.

"Las computadoras son impresionantes en muchos sentidos, pero no son iguales a la mente, "dijo Mark Hersam, la Cátedra Bette y Neison Harris de Excelencia Docente en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Universidad Northwestern. "Las neuronas pueden lograr cálculos muy complicados con un consumo de energía muy bajo en comparación con una computadora digital".

Un equipo de investigadores de Northwestern, incluyendo a Hersam, ha logrado un nuevo paso adelante en la electrónica que podría acercar la computación similar al cerebro a la realidad. El trabajo del equipo avanza resistencias de memoria, o "memristores, "que son resistencias en un circuito que" recuerdan "cuánta corriente ha pasado a través de ellas.

La investigación se describe en la edición del 6 de abril de Nanotecnología de la naturaleza . Marcas de Tobin, el profesor Vladimir N. Ipatieff de química catalítica, y Lincoln Lauhon, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, también son autores del artículo. Vinod Sangwan, un becario postdoctoral co-asesorado por Hersam, Marcas, y Lauhon, sirvió como primer autor. Los coautores restantes, Deep Jariwala, En Soo Kim, y Kan-Sheng Chen:son miembros de Hersam, Marcas, y / o grupos de investigación Lauhon.

"Los memristores podrían usarse como un elemento de memoria en un circuito integrado o una computadora, ", Dijo Hersam." A diferencia de otros recuerdos que existen hoy en la electrónica moderna, los memristores son estables y recuerdan su estado incluso si pierde energía ".

Las computadoras actuales usan memoria de acceso aleatorio (RAM), que se mueve muy rápidamente a medida que el usuario trabaja, pero no retiene los datos no guardados si se pierde la energía. Unidades flash, por otra parte, almacenan información cuando no están alimentados, pero funcionan mucho más lento. Los memristores podrían proporcionar una memoria que sea lo mejor de ambos mundos:rápida y confiable. Pero hay un problema:los memristores son dispositivos electrónicos de dos terminales, que solo puede controlar un canal de voltaje. Hersam quería transformarlo en un dispositivo de tres terminales, permitiendo su uso en circuitos y sistemas electrónicos más complejos.

Hersam y su equipo enfrentaron este desafío utilizando disulfuro de molibdeno de una sola capa (MoS2), un atómicamente delgado, Semiconductor de nanomateriales bidimensionales. Al igual que la forma en que se disponen las fibras en la madera, los átomos están dispuestos en una determinada dirección, llamados "granos", dentro de un material. La hoja de MoS2 que utilizó Hersam tiene un límite de grano bien definido, que es la interfaz donde se unen dos granos diferentes.

"Debido a que los átomos no están en la misma orientación, hay enlaces químicos insatisfechos en esa interfaz, "Explicó Hersam." Estos límites de grano influyen en el flujo de corriente, para que puedan servir como un medio para ajustar la resistencia ".

Cuando se aplica un gran campo eléctrico, el límite del grano se mueve literalmente, provocando un cambio en la resistencia. Al usar MoS2 con este defecto de límite de grano en lugar de la estructura típica de memristor de metal-óxido-metal, el equipo presentó un novedoso dispositivo memristivo de tres terminales que se puede sintonizar ampliamente con un electrodo de puerta.

"Con un memristor que se puede sintonizar con un tercer electrodo, tenemos la posibilidad de realizar una función que antes no podías lograr, "Dijo Hersam." Se ha propuesto un memristor de tres terminales como un medio para realizar una computación similar al cerebro. Ahora estamos explorando activamente esta posibilidad en el laboratorio ".