인공 나노유체 시냅스는 계산 메모리를 저장할 수 있다(제공: ©EPFL 2024 / Andras Kis)

나노유체 기반 뉴로모픽(뇌 영감) 컴퓨팅을 향한 또 다른 단계에서 EPFL(에콜 폴리테크니크 페데랄 드 로잔 École Polytechnique Fédérale de Lausanne) 엔지니어들은 전자가 아닌 이온을 사용하여 데이터를 처리하는 칩을 연결함으로써 컴퓨터의 에너지 비용 상승을 피하면서 논리 연산을 실행했다.

3월 14일 금요일, Mindplex News는 시냅스와 같은 보다 효율적인 아날로그 멤리스터(메모리 저항기)를 만드는 두 가지 접근 방식, 즉 종이 기반 광전자 장치와 회로 크로스바 어레이를 제시했다.

나노유체 멤리스틱 장치

2024년 3월 19일 네이쳐 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 발표된 바와 같이, EPFL Nanoscale Biology 연구소의 연구원들은 세 번째 접근법, 즉 나노유체 신경망의 이온에 의존하여 뇌를 밀접하게 모방하는 나노유체 멤리스티브 장치를 탐구했다.

LBEN 박사후 연구원인 테오 에머리히(Théo Emmerich)는 "우리는 이전 시도보다 훨씬 더 확장 가능하고 훨씬 더 성능이 뛰어난 메모리 응용 분야를 위한 새로운 나노유체 장치를 제작했다."고 말했다. "이를 통해 우리는 처음으로 두 개의 '인공 시냅스'를 연결할 수 있게 되었고, 뇌에서 영감을 얻은 액체 하드웨어 설계의 길을 열었다."

그냥 물만 추가하라.

연구를 위해 연구자들은 칼륨 이온을 함유한 전해질 수용액에 장치를 담갔지만 나트륨과 칼슘을 포함한 다른 물질도 사용할 수 있었다.

에머리히(Emmerich)는 “우리가 사용하는 이온을 변경하여 장치의 메모리를 조정할 수 있는데, 이는 장치가 켜지거나 꺼지는 방식이나 저장되는 메모리 양에 영향을 미친다.”라고 설명한다.

이 장치는 시냅스 내부의 질화규소 막 중심에 나노기공*을 생성하여 EPFL 마이크로나노기술센터의 칩 위에 제작되었다.

액체 회로

그들의 다음 목표는 고도의 비대칭 채널(HAC) 네트워크를 물 채널과 연결하여 완전한 액체 회로를 만드는 것이다. 내장된 냉각 메커니즘을 제공하는 것 외에도 물을 사용하면 뇌-컴퓨터 인터페이스 또는 신경의학 분야에 잠재적으로 응용할 수 있는 생체 적합성 장치의 개발이 촉진될 것이다.

연구원들은 이온을 위한 나노 채널을 만들기 위해 팔라듐과 흑연 층을 추가했다. 전류가 칩을 통해 흐를 때 이온은 채널을 통해 침투하여 기공에 모이고, 그곳에서 이온의 압력으로 인해 칩 표면과 흑연 사이에 물집이 생성된다. 흑연 층이 블리스터에 의해 위로 올라가면서 장치의 전도성이 높아지면서 메모리 상태가 '켜짐'으로 전환된다. 흑연 층은 전류가 없어도 계속 들어 올려져 있기 때문에 장치는 이전 상태를 '기억'한다. 음의 전압은 레이어를 다시 접촉시켜 메모리를 '오프' 상태로 재설정한다.