Um transistor eletroquímico orgânico que serve como um sensor e processador

Recurso de 2 de junho de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Nos últimos anos, os engenheiros eletrônicos têm tentado desenvolver um novo hardware inspirado no cérebro que possa executar modelos de inteligência artificial (IA) com mais eficiência. Embora a maioria dos hardwares existentes seja especializada em detecção, processamento ou armazenamento de dados, algumas equipes têm explorado a possibilidade de combinar essas três funcionalidades em um único dispositivo.

Pesquisadores da Universidade de Xi'an Jiaotong, da Universidade de Hong Kong e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Xi'an apresentaram um novo transistor orgânico que pode atuar como sensor e processador. Este transistor, apresentado em um artigo publicado na Nature Electronics, é baseado em uma arquitetura transversal vertical e um canal cristalino-amorfo que pode ser dopado seletivamente por íons, permitindo que ele alterne entre dois modos reconfiguráveis.

"O hardware convencional de inteligência artificial (IA) usa sistemas separados para detecção, processamento e armazenamento de memória de dados", disseram ao Tech Xplore o professor Wei Ma e o professor Zhongrui Wang, dois dos pesquisadores que realizaram o estudo.

"Essa separação muitas vezes leva a um consumo significativo de energia e atrasos de tempo devido à necessidade constante de transferência de dados entre diferentes componentes de hardware e à conversão sequencial de sinais analógicos para digitais. Alguns estudos inovadores destacaram os notáveis ​​recursos de detecção e memória analógica de orgânicos transistores eletroquímicos (OECTs)."

O objetivo inicial do estudo recente dos pesquisadores era desenvolver um OECT que pudesse funcionar tanto como sensor quanto como processador, pois tal dispositivo poderia permitir a criação de um hardware de IA mais homogêneo e eficiente. OECTs são dispositivos eletrônicos orgânicos baseados em filmes finos que funcionam como transistores. Sua magreza os torna particularmente promissores para o desenvolvimento de bioeletrônica inteligente, como dispositivos vestíveis ou implantáveis ​​e hardware neuromórfico.

O OECT desenvolvido por Wang, Chen e seus colegas tem dois modos diferentes de operação, ou seja, um modo de detecção e um modo de processamento. Esses dois modos diferentes são suportados por meio da dopagem seletiva de íons de um canal cristalino-amorfo dentro do dispositivo.

“No modo de detecção, os íons no eletrólito, conduzidos por um sinal fisiológico, migram para a estrutura do cristal, mas podem se difundir facilmente de volta para o eletrólito, mantendo o canal em um estado de baixa condutância”, explicou Wang. "No modo de processamento, esses íons podem ser 'aprisionados' pela estrutura do cristal, mantendo o canal em um estado de alta condutância. Essa dupla funcionalidade torna nosso dispositivo OECT único e eficiente."