基于导体聚合物树枝状结构的可调分数阶电容器硬件实现

传统电子学建立在这样一种范式之上，即通过在制造工厂中制造完美的电子元件，以实现设备和系统的相同性和"永恒不变性”。在自然界中，观察到大多数生物 organism 中的形态演化，并利用拓扑可塑性作为一种低资源机制，在操作中进行制造和计算。常常呈现分形结构，结果拓扑具有内在无序性——这一性质从未被利用于传统电子制造中，却是软件中数据生成和安全所必需的。在本研究中，我们展示了如何利用这种性质来实现电子硬件中的长期和可演化的突触可塑性。导体聚合物树枝状结构（CPDs）的丰富拓扑被用来编程其电化学电容的非理想性，包含常数相位元件。通过结构变化，其演化改变了其在充电和放电以施加电压刺激时的特征时间常数。在电压尖脉冲的作用下，电化学系统可演化的电流松弛促进了从毫秒到秒的时间尺度的短期可塑性。这个大窗口取决于用于读取的脉冲的时序，也取决于两个CPDs在两个电极上由电压脉冲生长的结构。本研究表明，相关的物理瞬时和非理想电化学组件可以被用于非常规电子学，以模仿生物学中普遍的属性，这种属性在硅单晶中几乎无法复制。