Молекулярные устройства могут стать основой для нового типа «умного» железа

Ученые из Индийского института науки (IISc) создали молекулярные устройства, которые могут кардинально менять свои функции в зависимости от внешнего воздействия. Одно и то же устройство способно работать как элемент памяти, логический вентиль, селектор, аналоговый процессор или электронный синапс.

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, объединяет две давние задачи: создание молекулярной электроники и разработку нейроморфных вычислительных систем. В отличие от современных систем, которые лишь имитируют обучение, новая технология позволяет «встраивать» интеллект непосредственно в материал.

Команда под руководством ассистент-профессора Сритоша Госвами синтезировала 17 комплексов рутения. Меняя структуру лигандов и ионов вокруг молекул, ученые смогли управлять поведением электронов, заставляя устройство переключаться между цифровым и аналоговым режимами в широком диапазоне проводимости.

«Здесь химический дизайн встречается с вычислениями не как аналогия, а как рабочий принцип», — говорит Сритош Госвами.

Ключевым достижением стала разработка теоретической основы, которая предсказывает функцию устройства на основе его молекулярной структуры. Это позволяет понять, как электроны перемещаются через молекулярную пленку и как перераспределяются ионы, что в итоге определяет динамику переключения и стабильность состояний.

Способность материала одновременно хранить информацию и производить вычисления открывает путь к созданию принципиально нового нейроморфного «железа», где обучение будет закодировано в самой материи. Ученые уже работают над интеграцией таких материалов в кремниевые чипы для создания эффективного и «врожденно интеллектуального» аппаратного обеспечения для ИИ.