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自适应铁电材料有望实现节能超级计算

导读 研究人员揭示了一种铁电设备的自适应响应,这种设备对光脉冲的响应方式类似于神经网络的可塑性。这种行为可以应用于节能微电子领域。美国能...

研究人员揭示了一种铁电设备的自适应响应,这种设备对光脉冲的响应方式类似于神经网络的可塑性。这种行为可以应用于节能微电子领域。

美国能源部阿贡国家实验室物理学家海丹·温 (Haidan Wen) 表示:“当今的超级计算机和数据中心需要数兆瓦的电力。一个挑战是找到更节能的微电子材料。一个有希望的候选材料是铁电材料,它可以作为节能微电子元件的组成部分,用于人工神经网络。”

铁电材料可用于各种信息处理设备,如计算机内存、晶体管、传感器和执行器。阿贡研究人员报告称,铁电材料表现出令人惊讶的自适应行为,可以根据撞击材料的光脉冲产生的光子数量逐步演变至所需结果。与阿贡研究人员一起工作的还有来自莱斯大学、宾夕法尼亚州立大学和美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家。

该论文发表在《先进材料》杂志上。

该团队的材料中充满了网络化的岛屿或区域,就像水中的油一样独特。这些区域的尺寸为纳米级(十亿分之一米),并且可以响应光脉冲而重新排列。这种自适应行为可用于微电子中节能的信息移动。

该团队的铁电样品的结构为交替的铅层和钛酸锶层夹层。这个由莱斯大学合作者制作的七层夹层比一张纸薄 1,000 倍。此前,该团队曾将单一强光脉冲照射到样品上,并创建了均匀的纳米级有序结构。

“这次,我们用许多弱光脉冲照射样品,每个脉冲持续时间为千万亿分之一秒,”温说。“结果,根据光剂量,创建并成像了一系列域结构,而不是单个结构。”

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