Redox-gecontroleerde resistieve schakeling in hybride metaal-organische dunne films naar neuromorf computing (RESWITCH)

Cognitieve informatica heeft de mogelijkheid gecreëerd van computerprogramma's die kunnen leren door patronen in gegevens te herkennen en voorspellingen te doen over de aangeleerde afhankelijkheden door de werking van het menselijk brein na te bootsen. Hun energie-efficiëntie ligt echter nog steeds orden van grootte onder de biologische tegenhanger, aangezien de huidige lineaire Booleaanse logica niet geschikt is voor de simulatie van de enorme reeksen onderling verbonden neuronen. Neuromorphic computing heeft als doel de efficiëntie aanzienlijk te verbeteren door de synaptische functionaliteit en interconnectiviteit op hardwareniveau na te bootsen. In biologische neurale netwerken wordt communicatie tussen neuronen gefaciliteerd door synapsen die het signaal moduleren door veranderingen in het synaptische gewicht. Er wordt aangenomen dat de tijdsvariabiliteit van deze bewerkingen het enkele knooppunt in staat stelt zowel informatie te verwerken als op te slaan.
RESWITCH probeert deze synaptische plasticiteit na te bootsen door gebruik te maken van het gekoppelde ionische / elektronische transport in redox-actieve hybride metaal-organische coördinatiepolymeer dunne films. Net als bij volledig organische geconjugeerde polymeren, kan de elektronische geleidbaarheid elektrochemisch worden gemoduleerd met dynamische werking als gevolg van de gelijktijdige beweging van tegenionen. Het samenspel van de metalen en organische componenten zorgt voor een nauwkeurige controle van de elektrische / elektrochemische eigenschappen, maar een slechte verwerkbaarheid beperkt hun toepasbaarheid voor nanotechnologische toepassingen. In RESWITCH wordt een nieuwe op dunne film gebaseerde aanpak geïmplementeerd met Molecular Layer Deposition (MLD). Er komt een bibliotheek met MLD-processen voor hoogwaardige, ultradunne films van redoxactieve en elektrisch geleidende materialen. De dunne-filmbenadering maakt een gedetailleerde verkenning mogelijk van de bijdrage van de metalen en organische componenten aan de redox-eigenschappen en geleidbaarheid. Het uiteindelijke doel is om de dunne films in een nieuwe dubbellaag te implementeren, dit filmapparaat waarin de geleiding dynamisch kan worden geregeld met elektrochemische dotering van de aangrenzende lagen.