Cientistas do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas nos Estados Unidos descobriram como certos materiais podem reter informações sobre luz por longos períodos, abrindo caminho para tecnologias de visão artificial inspiradas no sistema visual humano. A pesquisa, publicada na revista Advanced Functional Materials, revelou que a condutividade fotopersistente em certos cristais de óxido de vanádio se deve a lacunas de oxigênio que aprisionam cargas criadas pela luz.
Esta descoberta fundamental explica por que certos materiais possuem tempos de resposta fotoelétrica excepcionalmente longos, semelhantes à memória sináptica do cérebro. Lance Wheeler, cientista do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas e autor do estudo, explicou que o trabalho construiu anos de pesquisa em optoeletrônica, apresentando uma descoberta fundamental sobre como certas lacunas atômicas dão origem a tempos de resposta fotoelétrica mais longos.
Os pesquisadores modelaram, fabricaram e testaram dispositivos de sinapses optoeletrônicas baseados na fase alfa de pentóxido de vanádio (V2O5), encontrando que as lacunas de oxigênio nos cristais aprisionavam cargas criadas pela luz, formando um chamado ‘polaron’ que confere ao cristal uma espécie de memória. Enquanto a carga persiste, o cristal mantém um registro da luz, que pode ser lido com eletrodos.
Quando a equipe pulsou o material com várias comprimentos de onda de luz, observou persistência por mais de 25 minutos. Este tempo de decadência mais longo é funcionalmente semelhante a uma sinapse neural. No cérebro, essa persistência de carga leva à potenciação de longo prazo e plasticidade — as chaves da memória.
Esta pesquisa cria novas possibilidades para a fabricação de uma nova geração de materiais com memória ajustável e visão computacional. Devido à forma como esses cristais emulam sinapses, eles oferecem um circuito simplificado que reduz tanto o consumo de energia quanto a interferência de sinal. Eles também fazem coisas que nossos olhos não podem, como ver luz infravermelha.
Com sua sensibilidade a um espectro amplo de luz e capacidade de serem fixados em vidro flexível, cristais como o V2O5 poderiam servir de base para aplicações em visão neuromórfica, como robótica, eletrônicos de borda, sensores distribuídos, bioengenharia e muito mais. Jeffrey Blackburn, pesquisador e autor contribuinte, destacou que o estudo identificou o papel dos polaron para alcançar condutividade fotoelétrica persistente ajustável nesta classe de materiais.
Esta descoberta, combinada com áreas como materiais policristalinos de baixo custo, métodos de fabricação de dispositivos escaláveis, sensibilidade de banda larga e substratos flexíveis, explora mecanismos semelhantes em uma ampla gama de materiais e arquiteturas de dispositivos neuromórficos ópticos, segundo o portal CleanTechnica.
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