Представлен биоразлагаемый искусственный синапс с ультранизким энергопотреблением
Это инновационное устройство, полностью изготовленное из экологически чистых природных материалов, таких как ракушки, бобы и растительные волокна, может помочь решить растущие проблемы, связанные с электронными отходами и высоким энергопотреблением.
Традиционные искусственные синапсы часто страдают от высокого энергопотребления и ограниченного срока службы. Команда учёных решила эти проблемы, разработав устройство, которое имитирует работу синапсов мозга и при этом является экологически безопасным.
В результате получается многослойная структура из натуральных биоразлагаемых полимеров, которая может хранить информацию в течение длительного времени и работать с очень низким энергопотреблением.
Устройство представляет собой миниатюрный сэндвич, в котором ионоактивные слои разделены ионосвязывающим слоем из ацетата целлюлозы, получаемого из стеблей растений, а другие слои изготовлены из ракушек и бобов. При подаче электричества внутри устройства высвобождаются ионы натрия, аналогичные естественным нейромедиаторам.
Эти ионы связываются на границах раздела, что называется ионно-дипольной связью. Она позволяет синапсу удерживать некоторые ионы даже после прекращения стимуляции. Такое удержание позволяет устройству генерировать каскадные реакции, поддерживающие различные формы синаптической пластичности, в том числе кратковременную и долговременную память.
Примечательно, что этот искусственный синапс может сохранять память в течение почти 6000 секунд — около 100 минут — что делает его самым долговечным биоразлагаемым синапсом из известных на сегодняшний день.
Кроме того, он потребляет крайне мало энергии — всего 0,85 фемтоджоуля на сигнал, что намного меньше, чем обычно требуется естественным синапсам мозга, — от 2,4 до 24 фемтоджоулей на событие.
Помимо высокой производительности, устройство полностью биоразлагаемо. Ионно-активный и ионно-связывающий слои естественным образом разлагаются в почве в течение 16 дней, что помогает решить растущую проблему электронных отходов. Используемые материалы, такие как ацетат целлюлозы и хитозан из панцирей, безопасны для окружающей среды и разлагаются, не оставляя вредных остатков.
Команда также продемонстрировала практическое применение простой роботизированной системы, имитирующей рефлексы. Когда устройство обнаруживает тепло, движение ионов внутри него усиливает сигнал, заставляя руку робота отдёрнуться от горячего предмета — точно так же, как это происходит у людей.
Сообщение Представлен биоразлагаемый искусственный синапс с ультранизким энергопотреблением появились сначала на Время электроники.