NeuroImprint

Bioinspirierte neuromorphe Bauteile haben aufgrund ihrer möglichen Anwendung in der Neuro- Robotik oder Neuro-Prothetik erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Es gibt zwei grundlegende Vorteile neuromorpher Bauteile. Erstens werden bei der Nachahmung neuronaler und synaptischer Funktionen, Verarbeitung und Speicherung physisch am selben Ort durchgeführt, so dass sie den bekannten von-Neumann-Engpass überwinden können, der derzeit die Geschwindigkeit und Effizienz von Rechenarchitekturen aufgrund der räumlichen Trennung von Rechen- und Speichereinheiten begrenzt. Zweitens: Wird die digitale Si-Technologie zur Emulation von Synapsen oder Nerven eingesetzt, ist eine große Anzahl von Transistoren/Schaltungen erforderlich, während biologische Synapsen im Analogmodus arbeiten und weit weniger Transistoren/Schaltungen benötigen. Neuronen und Synapsen in einem Gehirn führen Gedächtnis und Verarbeitung auf integrierte Weise durch, was das Wesen des assoziativen Lernens ist, und sie funktionieren energieeffizient durch analoge Anpassung der synaptischen Gewichte als Reaktion auf Stimulation. Dies hat die Entwicklung von neuromorphen Bauteilen und Systemen angeregt, die diese charakteristischen Funktionen von Neuronen und Synapsen nachahmen. Bauteile aus organischen Materialien sind gute Kandidaten für solche Systeme und könnten die Vorteile von Biokompatibilität, niedrigen Kosten, geringer Schaltleistung, niedriger Arbeitsspannung und hervorragender Abstimmbarkeit bieten und die Funktionen biologischer Synapsen gut imitieren. Kürzlich wurden bioinspirierte interaktive neuromorphe Bauteilen mit der Fähigkeit, verschiedene Reize aus der äußeren Umgebung direkt zu erfassen, zu speichern und zu verarbeiten, durch die Integration von Sensoren mit synaptischen Bauteilen auf flexiblen Substraten realisiert. Zu den größten Herausforderungen für diese Systeme gehören die Reproduzierbarkeit der neuromorphen Bauteile, die begrenzte Leistung und das Fehlen eines vollständig skalierbaren Herstellungsprozesses. Auf der Grundlage eines großflächigen kompatiblen direkten 3D-Nanoimprinting-Prozess, den wir "DINOFED" nennen, planen wir die Herstellung innovativer organischer Transistoren und Schaltungen mit minimalen kritischen Abmessungen auf einem flexiblen Substrat. Das vorgeschlagene DINOFED- Verfahren erfüllt alle Anforderungen für die "nächste Generation flexibler Elektronik", da es großflächig, parallel strukturiert, hochauflösend und inhärent selbstausrichtend ist. Durch die Integration der geprägter Transistoren und Schaltkreise mit einem taktilen Sensor auf einem flexiblen Substrat wird ein künstliches sensorisches Neuron realisiert und als neuromorphes Lernbauteil mit der Fähigkeit, physikalische Inputs "wahrzunehmen" und zu "speichern", getestet.