Khoa học - Y dược

Các khớp thần kinh nhân tạo được làm từ dây nano (20/12/2018)

Các nhà khoa học đến từ Đại học RWTH Aachen ở Đức đã tạo ra điện trở thay đổi (memristive element) từ dây nano có thể hoạt động giống như tế bào thần kinh sinh học. Thành phần này có thể lưu và xử lý thông tin, cũng như nhận được nhiều tín hiệu song song. Tế bào chuyển đổi được chế tạo từ dây nano tinh thể oxit cho thấy là ứng cử viên lý tưởng để sử dụng trong việc chế tạo bộ vi xử lý "thần kinh" sinh học, có khả năng tiếp nhận nhiều chức năng đa dạng của khớp thần kinh sinh học và tế bào thần kinh.

Hình ảnh được chụp bằng kính hiển vi điện tử của một bộ nhớ dây nano đơn (được tô sáng màu để phân biệt với các dây nano khác trong ảnh nền). Màu xanh: điện cực bạc, màu cam: dây nano, màu vàng: điện cực bạch kim. Bong bóng màu xanh được phân tán trên dây nano. Chúng được tạo thành từ các ion bạc và tạo thành cầu nối giữa các điện cực làm tăng điện trở. Ảnh: Forschungszentrum Jülich

Họ sử dụng dây nano oxit kẽm với kích thước khi đo là khoảng một phần nghìn kích thước milimet, loại dây nano này mỏng hơn 1000 lần so với tóc người. Thành phần điện trở thay đổi không chỉ chiếm số lượng nhỏ trong không gian mà có thể chuyển đổi nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ flash. Dây nano cung cấp tính năng vật lý mới đầy hứa hẹn so với chất rắn khác và được dùng trong việc phát triển các loại pin mặt trời, cảm biến, pin và chip máy tính mới. Sản xuất tương đối đơn giản. Dây nano dẫn đến sự lắng đọng bốc hơi của vật liệu được chỉ định lên một chất nền thích hợp, nơi chúng thực sự phát triển theo cách riêng. 

Để tạo ra tế bào hoạt động, cả hai đầu của dây nano phải được gắn vào kim loại thích hợp, trong trường hợp này là bạch kim và bạc. Các kim loại hoạt động như những điện cực, và ngoài ra giải phóng ion được kích hoạt bởi một dòng điện thích hợp. Các ion kim loại có thể trải rộng trên bề mặt của dây và xây dựng cầu nối để thay đổi độ dẫn điện của nó. Tuy nhiên, các thành phần được làm từ dây nano đơn vẫn quá cô lập để sử dụng thực tế trong các loại chip. Do đó, bước tiếp theo nhóm nghiên cứu Jülich và Turin lên kế hoạch là sản xuất và nghiên cứu yếu tố ghi nhớ, bao gồm nhóm lớn hơn, tương đối dễ tạo ra hàng trăm dây nano cung cấp các chức năng thú vị hơn.

Tiến sĩ Ilia Valov cho biết: “Với công nghệ bán dẫn hiện nay, những chức năng này đã đạt đến mức độ nào đó. Tuy nhiên, hệ thống này phù hợp cho những ứng dụng cụ thể và đòi hỏi nhiều không gian và năng lượng. Các thiết bị dây nano của chúng tôi được làm từ tinh thể oxit kẽm vốn có thể xử lý và thậm chí lưu trữ thông tin, cũng như cực kỳ nhỏ và tiết kiệm năng lượng”. 

Nguồn: Đ.T.V (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 17/12/2018