Saradnja između timova Nacionalnog instituta za grafen (NGI) na Univerzitetu u Mančesteru i Visoke normalne škole (ENS), Pariz, demonstrirala je Hebbian učenje u veštačkim nanokanalima, gde su kanali pokazivali kratkoročno i dugoročno pamćenje. Hebijsko učenje je tehnički termin koji je 1949. godine uveo Donald Heb, opisujući proces učenja ponavljanjem radnje. Rad je objavljen u časopisu Science.
Hebbijansko učenje je dobro poznat mehanizam učenja, to je proces kada se „naviknemo“ na neku radnju. Slično onome što se dešava u neuronskim mrežama, istraživači su uspeli da pokažu postojanje memorije u dvodimenzionalnim kanalima koji su slični tunelima atomske razmere sa visinama koje variraju od nekoliko nanometara do angstroma (10 -10 m). Ovo je urađeno korišćenjem jednostavnih soli (uključujući kuhinjsku so) rastvorenih u vodi koja teče kroz nanokanale i primenom skeniranja/pulsa napona (< 1 V).
Studija naglašava važnost nedavnog razvoja ultratankih nanokanala. U ovoj studiji korišćena su dva tipa nanokanala. „Neoštećeni kanali“ su bili od tima iz Mančestera na čelu sa prof. Radha Boia, koji se dobijaju sklapanjem 2D slojeva MoS 2 . Ovi kanali imaju malo površinskog naboja i atomski su glatki. Grupa prof. Lideric Bockuet-a na ENS-u razvila je „aktivirane kanale“, oni imaju veliko površinsko naelektrisanje i dobijaju se nagrizanjem grafita elektronskim snopom.
Važna razlika između čvrstog i biološkog sećanja je u tome što prva funkcioniše pomoću elektrona, dok druga imaju jonske tokove koji su centralni za njihovo funkcionisanje. Dok su „memorijski uređaji“ na bazi čvrstog silikona ili metalnog oksida koji mogu „učiti“ odavno razvijeni, ovo je važna prva demonstracija „učenja“ jednostavnim jonskim rešenjima i niskim naponima. „Efekti memorije u nanokanalima bi mogli imati buduću upotrebu u razvoju nanofluidnih računara, logičkih kola i u oponašanju sinapsi bioloških neurona pomoću veštačkih nanokanala“, rekao je ko-vodeći autor prof. Lideric Bockuet.
Ko-vodeći autor, prof. Radha Boia, dodao je da su „nanokanali bili u stanju da zapamte prethodni napon koji je primenjen na njih i da njihova provodljivost zavisi od njihove istorije primene napona“. To znači da prethodna istorija napona može da se poveća (potencira u smislu sinaptičke aktivnosti) ili da smanji (unizi) provodljivost nanokanala.
Dr Abdulgani Ismail iz Nacionalnog instituta za grafen i koautor istraživanja rekao je: „Uspeli smo da pokažemo dve vrste memorijskih efekata iza kojih postoje dva različita mehanizma. Postojanje svakog tipa memorije zavisilo bi od eksperimentalnih uslova (tip kanala, vrsta soli, koncentracija soli, itd.).“
Pol Robin iz ENS-a i koautor rada dodao je: „Mehanizam koji stoji iza memorije u ‘netaknutim MoS 2 kanalima’ je transformacija neprovodnih jonskih parova u provodljivi jonski polielektrolit, dok za ‘aktivirane kanale’ adsorpcija/ desorpcija katjona (pozitivnih jona soli) na zidu kanala dovela je do efekta pamćenja.“
Dr Teo Emerih iz ENS-a i koautor članka takođe je prokomentarisao: „Naš nanofluidni memristor je sličniji biološkoj memoriji u poređenju sa memristorima u čvrstom stanju.“ Ovo otkriće moglo bi da ima futurističke primene, od nanofluidnih računara male snage do neuromorfnih aplikacija.
