科学家为纳米电子器件的未来带来新的曙光

人工智能 (AI) 具有改变太阳能电池板、体内医疗传感器和自动驾驶汽车等多种技术的潜力。但这些应用程序已经将当今的计算机在速度、内存大小和能源使用方面推向极限。

幸运的是，人工智能、计算和纳米科学领域的科学家正在努力克服这些挑战，他们正在使用自己的大脑作为模型。

这是因为人脑中的电路或神经元比当今的计算机电路具有一个关键优势：它们可以在同一位置存储信息并处理信息。这使得它们异常快速且节能。这就是为什么科学家现在正在探索如何使用以十亿分之一米为单位的材料(“纳米材料”)来构建像我们的神经元一样工作的电路。然而，为了成功做到这一点，科学家必须在原子水平上准确了解这些纳米材料电路中发生的情况。

最近，包括来自美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室的科学家在内的一组研究人员开创了一种准确评估这一点的新方法。具体来说，他们使用美国能源部科学办公室用户设施高级光子源(APS)来检查特定纳米材料从导电到不导电时结构发生的变化。这模仿了神经回路中“开”和“关”状态之间的切换。

该工作发表在《先进材料》杂志上。

在这些材料中，导电状态或相由原子水平上的材料缺陷(或“点缺陷”)控制。通过对纳米材料施加压力，研究人员可以改变这些缺陷的浓度和位置。这改变了电子流的路径。然而，这些缺陷不断移动，从而改变了材料的导电和非导电区域。到目前为止，这项动议的研究极其困难。

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