神经形态设备,;这模仿人类大脑的决策过程;显示了解决紧迫的科学问题的巨大希望,但建筑物理系统实现这种潜力给研究人员提供了一个重大的挑战。一个国际研究小组获得了额外的洞察一个叫做氧化钒材料复合,或签证官2,这可能是失踪的成分需要完成一个可靠的神经形态配方。
签证官2材料,它属于一个类称为相关固体氧化物,必须经历一个可逆变换从欧洲杯足球竞彩其绝缘形式金属形式成为一个实用的候选人。虽然原子缺陷称为点缺陷可以优化材料的技术应用,具体的影响这样的改变,这需要提高化合物的功能特性,是未知的。欧洲杯足球竞彩
出于这方面的知识差距,研究人员从美国能源部橡树岭和阿贡国家实验室,坦佩雷大学和汉堡大学的应用互补的多体的理论方法在多个计算机设备获得签证官的新见解2不同类型的点缺陷的相互作用。研究人员制造了这个复杂的化合物的最完整转换日期和他们的发现酒吧
丽斯在物理评论B。
至少有两个品种的点缺陷:一个空缺,其中一个原子从材料的晶体结构,删除和替换,一个原子的结构,取而代之的是一个不同的原子。通过调整职位空缺和替换材料通过一个称为掺杂的过程,研究人员可以使以前不可能的应用程序,从改善能源存储功能来简化神经形态计算研究。
一个金属的勇气
有了前所未有的视图到签证官2的基本结构和行为,团队回答一个长期存在的物理问题,询问是否电子相关性内在结构不稳定负责这种现象的潜在机制被称为金属绝缘体转变,或麻省理工学院。
正常情况下,签证官2存在高温金属和绝缘体在低温下,这两个状态之间的切换通过麻省理工学院按照其周围环境。金属被归为“坏金属”,特点是异常高电阻率由于强大的电子电子之间的相关性,而绝缘子有扭曲的晶体结构。
研究团队发现氧气空位引入金属压制自然MIT过程并允许签证官2保持金属状态,即使在低温下。观察空缺抑制绝缘状态帮助研究人员确定,电子相关性、非结构不稳定,引发至关重要的结构性扭曲,最终导致麻省理工的过渡。
因为金属材料将进行电子但绝缘体不会,麻省理工学院基本上充当一个开关。微调控制相关的固体的麻省理工学院注入空缺在任何时候意味着研究者可以让签证官2一个主要候选人构造新颖的神经系统。
“我们确定了一个基本的旋钮,使我们能够控制复杂耦合相变相关的固体,”研究员说作者Panchapakesan Ganesh ORNL的纳米材料科学中心,或CNMS,能源部科学办公室的用户设备。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“这种能力可能是相关的工程技术适当的材料为下一代神经形态设备系统。”
结合计算方法
该小组还研究签证官之间的区别2在基态的性质-;的能级复合中性环境——展品;和激发态;增加能量水平时,复合展品电子兴奋通过与各种外部相互作用的粒子,如光子。欧洲杯猜球平台这项研究是任何团队的第一次成功地面和激发态特征属性在一个固体氧化物,研究人员的计算密集型的成就成为可能测量方法。
利用资源在国家能源研究科学计算中心,美国能源部科学办公室用户设备在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室,研究人员开始在签证官通过确定原子的位置欧洲杯线上买球2与密度泛函理论、DFT方法。
基于这些结果,他们使用now-decommissioned泰坦超级计算机来完成扩散蒙特卡罗或DMC,计算。这准确,多体的方法旨在分析固体材料揭示了化合物的基态性质,如所需的能量支持的空缺和电荷的分布。欧洲杯足球竞彩泰坦是位于橡树岭领导计算设施,ORNL能源部科学办公室的用户设备。欧洲杯线上买球
最后,研究小组利用互补的方法,即结合DFT和动态平均场理论,统称为DFT + DMFT评估签证官2难以捉摸的激发态性质,如所有电子态的分布,可以通过与光子的相互作用或其它粒子填充。欧洲杯猜球平台研究人员完成项目的这一部分提供的计算集群j超级计算中心。基准DFT和DFT + DMFT基态近似与精确的结果提供了DMC担保他们的信心在激发态计算的有效性。
“从这些先进的方法比较结果证明他们是在内部相互一致,我们观察到的物理是准确的,”Ganesh说。”此外,对比仿真结果输出实际实验表明,我们计算的数量是可衡量的,与实际数据相一致。”
其他氧化物
在一个相关的研究中,一个重叠的团队从ORNL,退火,伊利诺伊大学芝加哥,伊利诺大学香槟分校的西北大学,韩国蔚山国家科学技术研究所的使用相同的方法来更好地理解另一个固体氧化物氧化镍,或者NiO。欧洲杯线上买球这个后续的研究结果发表在一个单独的物理评论B纸。
研究人员评估如何掺杂NiO与n型缺陷;添加更多的电子化合物-;和p型缺陷;创建孔复合-;可以被用来控制麻省理工学院和放大有用的属性,如磁阻和超导电子应用程序优化NiO的目标。
CNMS他们使用资源,退火纳米材料和阿贡领导中心的计算设备,美国能源部科学办公室用户设备在退火,通过相同的创新和新颖欧洲杯足球竞彩的计算影响的理论和实验程序分配支持签证官欧洲杯线上买球2研究OLCF。
“因为我们成功地完成了一个空位缺陷的深入研究复合VO强烈相关2,我们跟着这些仿真的深入研究置换缺陷复合NiO有着密切的联系,“Ganesh说。“一个关键的区别是,所有NiO实验是由我们的团队,这是一个重大的任务。国家实验室等ORNL的完美的地方是把基础科学的发现和合成材料的物理设备创建新颖的计算架构。”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
现在,研究人员从两队正在研究自旋轨道耦合,无形之间发生的相互作用粒子在量子材料。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台他们预测,用于控制生理缺陷的方法也可以外推到利用这种交互,这可能有助于优化材料用于量子计算机的发展。欧洲杯足球竞彩
ORNL研究,得到了美国能源部科学办公室。欧洲杯线上买球部分这项工作被韩国国家研究基金会的支持。
UT-Battelle能源部橡树岭国家实验室管理办公室的科学基础研究的最大支持者物理科学在美国。欧洲杯线上买球能源部科学办公室正在努力解决一些欧洲杯线上买球最紧迫的挑战我们的时间。
来源:https://energy.gov/欧洲杯线上买球science