پتانسیل فروالکتریک‌های نورمحور برای محاسبات فوق‌العاده کارآمد انرژی
پاسخ تطبیقی در یک دستگاه فروالکتریک توسط محققان در آزمایشگاه ملی آرگون حاصل شده‌است.
واکنش تطبیقی جدید به نورها به گونه‌ای پاسخ می‌دهد که شباهت به پلاستیسیتی شبکه‌های عصبی دارد. محققان ادعا کردند که این رفتار می‌تواند در میکروالکترونیک‌های انرژی کارآمد کاربرد داشته باشد.
محققان ادعا کردند که رفتار تطبیقی شگفت‌انگیزی در ماده فروالکتریک مشاهده شد که می‌تواند به طور مرحله‌به‌مرحله به هدف مورد نظر برسد، بسته به مقدار فوتون‌هایی از نور که به ماده برخورد می‌کند. نمونه فروالکتریک تیم، به‌صورت لایه‌های متناوب از سرب و تیتانات استراتیوم ساخته شده‌است.
مواد فروالکتریک می‌توانند برای شبکه‌های عصبی مصنوعی استفاده شوند
این ساندویچ هفت لایه‌ای که توسط همکاران دانشگاه رایس آماده شده است، ۱۰۰۰ برابر نازک‌تر از یک برگه کاغذ است. پیش‌تر، تیم یک پالس نور شدید به نمونه تابانده و سازه‌های مرتب در مقیاس نانو ایجاد کرد، به گفته ANL .
هایدان ون، فیزیکدان از آزمایشگاه ملی آرگون (DOE)، گفت که ابرکامپیوترها و مراکز داده‌های امروز نیاز به مگاوات‌های زیادی از انرژی دارند. ون تاکید کرد که یکی از چالش‌ها یافتن مواد برای میکروالکترونیک‌های انرژی کارآمد است. ون اضافه کرد: "کاندید امیدوارکننده‌ای ماده فروالکتریک است که می‌تواند برای شبکه‌های عصبی مصنوعی به عنوان یک مؤلفه در میکروالکترونیک‌های انرژی‌کارآمد استفاده شود."
ماده حاوی جزایر شبکه‌ای است
ماده تیم تحقیقاتی حاوی جزایر یا دامنه‌های شبکه‌ای است که به اندازه روغن در آب متفاوت هستند. این دامنه‌ها در اندازه نانو متر هستند — میلیاردی بخش از یک متر — و می‌توانند به نور پاسخ دهند. به گفته یک بیانیه مطبوعاتی ، این رفتار تطبیقی می‌تواند در حرکت اطلاعات در میکروالکترونیک‌های انرژی‌کارآمد استفاده شود. ANL ادعا کرد که نمونه با آرایشی شبیه تار عنکبوت از نانودامنه‌ها شروع می‌شود و به دلیل اختلال ایجاد شده توسط پالس‌های نوری، تار می‌شکند و تنظیمات کاملاً جدیدی شکل می‌گیرد که در خدمت یک هدف معین کار می‌کند.
"این بار، نمونه را با پالس‌های ضعیف نور زیادی زدیم، که هر کدام یک کوادریلیونم از ثانیه طول می‌کشید," ون گفت. "در نتیجه، به جای یک ساختار، خانواده‌ای از ساختارهای دامنه‌ای ایجاد و تصویربرداری شدند، بسته به دوز نوری."
در کنار پژوهشگران آرگون، دانشمندان از دانشگاه رایس، دانشگاه پنسیلوانیا و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی DOE همکاری کردند.
ANL ادعا کرد که این تحقیق بر اساس مقاله‌ای است که در مواد پیشرفته منتشر شده‌است.
پرتو ایکس ده‌ها نانومتر در قطر نمونه را اسکن کرد
برای تجسم پاسخ‌های نانومقیاسی، تیم به نانوپروب (خط سفیدی ۲۶-ID) که توسط مرکز مواد نانومقیاسی و منبع فوتونی پیشرفته (APS) عمل می‌کند، رجوع کرد. با نانوپروب، یک پرتوی ایکس ده‌ها نانومتر در قطر نمونه را هنگامی که به موجی از پالس‌های نوری فوق‌العاده سریع قرار گرفت، اسکن کرد.
تصاویر حاصل از آزمایش نشان‌دهنده ایجاد، پاک شدن و بازآرائی نانودامنه‌های شبکه‌ای به دلیل پالس‌های نوری بود. مناطق و مرزهای این دامنه‌ها در طول‌هایی از ۱۰ نانومتر — حدود ۱۰،۰۰۰ برابر کوچکتر از موهای انسان — تا ۱۰ میکرومتر، تقریبا به اندازه بلوری از ابر، تکامل یافتند و بازآرائی شدند. به گفته ANL محصول نهایی بسته به تعداد پالس‌های نوری استفاده شده برای تحریک نمونه داشت.
مارتین هولت، یک فیزیکدان میکروسکوپی ایکس ری و الکترون و رئیس گروه، اظهار داشت که با اتصال یک لیزر فوق‌العاده سریع به خط پرتوی نانوپروب، ما می‌توانیم تغییرات به نانودامنه‌های شبکه‌ای را از طریق پالس‌های نور راه‌اندازی و کنترل کنیم، بدون نیاز به انرژی زیاد.
کشفی بنیادین
ANL ادعا کرد که با این کشف بنیادین از تغییرات وابسته به زمان در نانودامنه‌های شبکه‌ای، توسعه‌دهندگان در مسیر ساخت شبکه‌های تطبیقی برای ذخیره و پردازش اطلاعات هستند. این پیشرفت امید به ایجاد سیستم‌های محاسباتی انرژی‌کارآمدتر را فراهم می‌کند.
استفان هروسکویچ، فیزیکدان آرگون و رئیس گروه، اظهار داشت که محققان ترتیب‌های کاملاً جدیدی از این نانودامنه‌ها کشف کرده‌اند.
هروسکویچ تاکید کرد که در حال حاضر درب برای بسیاری از کشف‌های دیگر باز است و در آینده، محققان قادر خواهند بود رژیم‌های مختلف تحریک نور را آزمایش کرده و حتی نانودامنه‌ها و شبکه‌های ناشناخته دیگر را مشاهده کنند.
"توانایی تجسم تغییر نانومقیاس در طول زمان با بروزرسانی اخیر به APS بسیار بهبود می‌یابد، که امیدوار کننده تا ۵۰۰ بار پرتوهای ایکس روشن‌تر است," هروسکویچ گفت.
