Странные свойства сегнетоэлектриков - для работающих по принципу мозга компьютеров | Наука 21 век

Наука 21 век » Странные свойства сегнетоэлектриков - для работающих по принципу мозга компьютеров





Странные свойства сегнетоэлектриков - для работающих по принципу мозга компьютеров

Ноябрь 20th, 2013

Странные свойства сегнетоэлектриков - для работающих по принципу мозга компьютеровСтранное поведение сегнетоэлектрических материалов, замеченное в Национальной лаборатории министерства энергетики США "Оук Ридж", открывает новые горизонты в области хранения и обработки информации.

Странные свойства сегнетоэлектриков - для работающих по принципу мозга компьютеровСегнетоэлектрические материалы знамениты своей способностью спонтанно менять поляризацию при приложении электрического поля. С помощью сканирующего зондового микроскопа ученые воспользовались этим свойством и очертили области перемагниченности (домены) на поверхности сегнетоэлектрика. К изумлению исследователей, домены начали образовывать странные и непредсказуемые формы на поверхности материала.

"Уменьшив расстояние между доменами, мы начали замечать, казалось бы, совершенно невозможные явления. Когда мы пытались начертить домен, он "отказывался" появляться, или появлялся "в клеточку", наподобие шахматной доски. На первый взгляд это казалось чем-то бессмысленным. Если домен формируется, он формируется - думали мы. Он не должен зависеть от окружающих доменов", - рассказывает Антон Иевлев, первый автор статьи, опубликованной в журнале Nature Physics.

Изучив особенности формирования доменов при различных условиях, ученые поняли, что это странное поведение можно объяснить теорией хаоса. Первый домен не дает сформироваться "соседу", но способствует появлению третьего домена, более дальнего. Это предварительное условие хаотического поведения, - рассказывает руководитель группы Сергей Калинин.

"Хаотическое поведение обычно реализуется во времени, а не в пространстве. Хороший пример - вода, капающая из крана: иногда капли падают с регулярными интервалами, иногда нет, но это зависимый от времени процесс. Крайне странно было встретить его присутствие в пространстве (в нашем эксперименте)".

Данная система обладает ключевыми свойствами, необходимыми для мемкомпьютинга - новой парадигмы вычислительной техники, размещающей хранение и обработку информации на единой физической платформе. "Мозг человека работает по принципу мемкомпьютинга: нейроны и их связки (синапсы) хранят и обрабатывают информацию в одном и том же месте", - объясняет соавтор исследования Юрий Першин, сотрудник Университета Южной Каролины. Кодируя информацию в радиусе домена, можно было бы создавать логические операции на поверхность ферроэлектрика и так совместить хранение и обработку данных.

"Это исследование заставляет пересмотреть наши представления о роли поверхностей и электрохимических процессов в сегнетоэлектриках: ведь взаимодействия доменов непосредственно связаны с поведением экранирующих зарядов поверхности, освобожденных при электрохимической реакции, соединенной с процессом перемагниченности", - заявил Калинин.

По материалам пресс-релиза лаборатории.

Артём Космарский nauka21vek.ru