Tədqiqatçılar işıq impulslarına neyron şəbəkələrinin plastikliyinə bənzəyən şəkildə cavab verən ferroelektrik cihazla adaptiv reaksiya aşkar ediblər. Bu davranış enerjiyə qənaət edən mikroelektronikada tətbiq tapa bilər.

ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) Argonne Milli Laboratoriyasının fizikası Haidan Wen, “Bugünkü superkompüterlər və məlumat mərkəzləri çoxlu meqavat güc tələb edir” dedi. “Bir problem daha çox enerjiyə qənaət edən mikroelektronika üçün materiallar tapmaqdır. Perspektivli namizəd enerjiyə qənaət edən mikroelektronikada komponent kimi süni neyron şəbəkələri üçün istifadə edilə bilən ferroelektrik materialdır.”

Ferroelektrik materiallar kompüter yaddaşı, tranzistorlar, sensorlar və aktuatorlar kimi müxtəlif növ məlumat emal cihazlarında tapıla bilər. Arqon tədqiqatçıları, materiala dəyən işıq impulslarından gələn fotonların sayından asılı olaraq, addım-addım istənilən sonluğa qədər təkamül edə bilən ferroelektrik materialda təəccüblü uyğunlaşma davranışını bildirirlər . Arqon tədqiqatçıları ilə birlikdə Rays Universiteti, Pensilvaniya Dövlət Universiteti və DOE-nin Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyasının alimləri işləyirdilər.

Sənəd Advanced Materials jurnalında dərc olunub .

Bu komandanın materialı sudakı neft kimi fərqli olan şəbəkəli adalar və ya domenlərlə doludur. Bu domenlərin ölçüləri nanometrlərdir – metrin milyardda bir hissəsidir və işıq impulslarına cavab olaraq özlərini yenidən təşkil edə bilərlər. Bu adaptiv davranış mikroelektronikada məlumatın enerjiyə qənaət edən hərəkətində istifadə edilə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1729157803&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-material-pulses-energy-efficient-supercomputing.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOS4wLjY2NjguMTAxIl0sWyJOb3Q9QT9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiXV0sMF0.&dt=1729157802672&bpp=1&bdt=122&idt=79&shv=r20241014&mjsv=m202410140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1729157534%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1729157534%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8461836584154&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1800&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31088130%2C42531706%2C95341936%2C95344188%2C95344787%2C95345271%2C31087609&oid=2&pvsid=1364915297511760&tmod=268867487&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=1224

Komandanın ferroelektrik nümunəsi qurğuşun və stronsium titanatın alternativ təbəqələrindən ibarət sendviç kimi qurulub. Rays Universitetinin əməkdaşları tərəfindən hazırlanan bu yeddi qatlı sendviç bir kağız parçasından 1000 dəfə nazikdir. Əvvəllər komanda nümunə üzərində tək, sıx bir işıq impulsunu işıqlandırdı və vahid, nanoölçülü sifarişli strukturlar yaratdı.

“Bu dəfə nümunəni hər biri saniyənin katrilyonda biri davam edən çoxlu zəif işıq impulsları ilə vurduq” dedi Wen. “Nəticədə, optik dozadan asılı olaraq vahid struktur deyil, domen strukturları ailəsi yaradılıb və təsvir edilib”.

Nanoölçülü cavabları vizuallaşdırmaq üçün komanda Nanoölçülü Materiallar Mərkəzi və Qabaqcıl Foton Mənbəsi (APS) tərəfindən idarə olunan Nanozondu (beamline 26-ID) çağırdı. Hər ikisi Argonne-də DOE Office of Science istifadəçi obyektləridir. Nanoprobe ilə diametrdə onlarla nanometr olan rentgen şüası nümunəni ultrasürətli işıq impulslarına məruz qaldığı üçün skan etdi.

Əldə edilən görüntülər şəbəkəli nanodomenlərin işıq impulsları səbəbindən yaradıldığını, silindiyini və yenidən konfiqurasiya edildiyini ortaya qoydu. Bu domenlərin bölgələri və sərhədləri 10 nanometr uzunluğunda (insan tükündən təxminən 10 000 dəfə kiçik) 10 mikrometrə qədər, təqribən bulud damlacıqlarının ölçüsünə qədər inkişaf etdi və yenidən quruldu. Son məhsul nümunəni stimullaşdırmaq üçün istifadə olunan işıq impulslarının sayından asılı idi.

X-şüaları və elektron mikroskopiya üzrə alim və qrup rəhbəri Martin Holt, “Ultrasürətli lazeri Nanoprobe şüa xəttinə birləşdirməklə, biz çox enerji tələb etmədən işıq impulsları vasitəsilə şəbəkələşdirilmiş nanodomenlərdə dəyişikliklərə başlaya və idarə edə bilərik” dedi.

Nümunə nanodomenlərin hörümçək toruna bənzər düzülüşü ilə başlayır və işıq impulslarının yaratdığı pozulmalara görə şəbəkə parçalanır və adaptiv şəbəkəyə bənzətməklə istənilən sonun xidmətində işləyən tamamilə yeni konfiqurasiyalar əmələ gətirir.

Arqon fizikası və qrup rəhbəri Stephan Hruszkewycz, “Biz bu nanodomenlərin tamamilə yeni quruluşlarını kəşf etdik” dedi. “Qapı indi daha çox kəşflər üçün açıqdır. Gələcəkdə biz işıq stimullaşdırılmasının müxtəlif rejimlərini sınaqdan keçirə və daha da naməlum nanodomenləri və şəbəkələri müşahidə edə biləcəyik.”

Zamanla nanoölçülü dəyişiklikləri vizuallaşdırmaq gücü, 500 dəfə daha parlaq rentgen şüaları vəd edən APS-in son təkmilləşdirməsi ilə xeyli yaxşılaşacaq.

Şəbəkələşdirilmiş nanodomenlərdə zamandan asılı dəyişikliklərin bu təməlqoyucu kəşfi ilə tərtibatçılar məlumatın saxlanması və emalı üçün adaptiv şəbəkələr qurmaq yolundadır. Bu irəliləyiş enerjiyə qənaət edən hesablama sistemlərinin yaradılmasını vəd edir.

Wen, Holt və Hruszkewycz-dən əlavə, tədqiqat müəllifləri arasında Marc Zajac, Tao Zhou, Tiannan Yang, Sujit Das, Yue Cao, Burak Guzeltürk, Vladimir Stoica, Mathew Cherukara, John Freeland, Venkatraman Gopalan, Ramamoorthy Ramesh, Lane Martin və Long- var. Qing Chen.

Ətraflı məlumat: Marc Zajac et al, Optical Control of Adaptive Nanoscale Domain Networks, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202405294

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar 

Argonne Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir