Nature: разработан материал, имитирующий поведение аксонов нервной системы

Группа американских ученых из Техасского университета A&M и Стэнфордского университета создала новый класс материалов, действующих по принципу клеток нервной системы. Они спонтанно усиливают электрический сигнал по мере его движения по линии передачи. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.   

Любой электрический сигнал, распространяющийся в металлическом проводнике, теряет амплитуду из-за естественного сопротивления металла. Современные процессоры обработки данных и графические процессоры могут содержать около 50 километров тонких медных проводов, перемещающих электрические импульсы внутри чипа. Эти потери быстро накапливаются, требуя усилителей для поддержания целостности передачи. Конструктивные ограничения влияют на производительность современных процессоров.

Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи черпали вдохновение из аксонов. Аксоны — часть нервной клетки, или нейрона, которая может проводить электрические импульсы от тела нервной клетки без потерь энергии.

Материалы, обнаруженные командой, существуют в подготовленном состоянии, что позволяет им спонтанно усиливать импульс напряжения подобно аксонам.

Исследователи воспользовались электронным фазовым переходом в оксиде лантана-кобальта, который заставляет состав становиться гораздо более электропроводным при нагревании.

Это свойство взаимодействует с небольшим количеством тепла, выделяемого при прохождении сигнала через материал, что приводит к возникновению положительной обратной связи.

Результаты могут иметь решающее значение для будущего вычислений, которые обуславливают растущий спрос на использование энергии, отметили авторы открытия.