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Photoniker aus Dresden entwickeln leuchtende Speicher

Flexible Elektronik - hier eine biegsame OLED-Leuchte - eröffnet Wege zu neuen Produktkonzepten. Foto: Fraunhofer-FEP Dresden

Oleds können mehr als “nur” schön leuchten. Foto: Fraunhofer-FEP Dresden

Statt nur Nullen und Einsen können sich die neuen „PinMOS“-Zellen viele verschiedene Zahlen merken – und empfehlen sich für gehirnähnliche Computer

Dresden, 26. November 2019. Kleine Leuchten mit eingebautem Gedächtnis könnten künftig helfen, künstlichen Intelligenzen das Denken beizubringen – oder wenigstens ein paar Tricks und Kniffe des menschlichen Gehirns. Dafür haben Photoniker der Technischen Universität Dresden (TUD) nun innovative Speicherzellen entwickelt. In diesen Zellen verheiraten sie die besonderen Fähigkeiten der organischen Welt mit klassicher Elektroniktechnik. Das haben das „Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials” (IAPP) sowie das “Center for Advancing Electronics Dresden” (Cfaed) mitgeteilt.

Auch Rechenoperationen im organischen Speicher möglich

„Mit diesem Bauelement ist es möglich, die gespeicherten Informationen sowohl optisch als auch elektrisch auszulesen“, betonen die Forscher. Zudem können diese Speicherzellen nicht nur zwei Zahlen – nämlich 0 oder 1 – wie klassische Computerspeicherzellen speichern, sondern sich mehrere verschiedene Zustände merken. Im Labor konnten die Wissenschaftler acht unterschiedliche Zustände – sprich: Zahlen – pro Zelle nachweisen. Sie sind aber überzeugt, dass noch mehr Zahlen pro Zelle speicherbar sind. Damit wären zudem auch Additionen und andere Rechenoperationen in den Speicherzellen selbst möglich – anderes als in normalen, anorganisch-elektrischen Computern.

Oled + Kondensator = PinMOS-Speicherzelle

Um diese neuartigen organischen Speicher zu konstruieren, hat Cfaed-Doktorandin Yichu Zheng organische Leuchtdioden (Oleds) mit Kondensatoren kombiniert, die Ladungen speichern können. Sie nutzte dabei den Umstand, dass Oleds sowohl Leuchten sein können wie auch Solarzellen. In einer speziellen Anordnung können diese Dioden durch unterschiedliches Licht anzeigen, welche Daten in ihnen gespeichert sind. Und wenn man sie ultraviolett bestrahlt, wandelt sie diese Lichtenergie in elektrische Signale um, die wiederum Zahlen in die Zelle schreiben. Diese Zellen lassen sich also mit Licht ebenso auslesen und beschreiben wie durch Strom. Ein besonderes Schmankerl: Die Bauelemente können sich diese Daten bis zu einen Tag lang merken, selbst wenn kein Strom mehr anliegt.

Als Zwischenspeicher für photonische Chips und neuronale Netze interessant

Durch all diese faszinierenden Eigenschaften könnten Ingenieure in Zukunft daraus Rechner bauen, die mit Licht rechnen statt mit Strom – oder beide Methoden kombinieren. Auch hoffen die Dresdner Forscher, mit ihren „pinMOS“ genannten Zellen Nervenzellen nachbauen zu können, die sich dann zu gehirnähnlichen Netzwerken verknüpfen und lernfähig sind. Vorstellbar wäre es beispielsweise, diese dünnen und flexiblen Zellen in der Medizintechnik oder für Mensch-Maschine-Schnittstellen einzusetzen.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: TUD, Interview mit Dr. Axel Fischer, Wiley-Online-Bibliothek

Wissenschaftlicher Aufsatz dazu:

“Introducing pinMOS Memory: A Novel, Nonvolatile Organic Memory Device” von Yichu Zheng, Axel Fischer, Michael Sawatzki, Duy Hai Doan, Matthias Liero, Annegret Glitzky, Sebastian Reineke, Stefan C. B. Mannsfeld