undefined

Mimicking Neurotransmitter Release and Long-Term Plasticity by Oxygen Vacancy Migration in a Tunnel Junction Memristor

Publiceringsår

2019

Upphovspersoner

Tan, Hongwei; Bhattacharya, Sayani; Qin, QiHang; Lahtinen, Jouko; van Dijken, Sebastiaan

Abstrakt

Activated by action potentials and Ca<sup>2+</sup> ion migration, neurotransmitters in biological synapses are released from vesicles at the presynaptic membrane to the cleft and bonded to receptors on the postsynaptic membrane. The bonded neurotransmitters modify the electrochemical properties of the postsynaptic membrane and, thereby, the synaptic plasticity, which forms the basis for learning, memory, emotion, cognition, and consciousness. Here, the oxygen vacancy transport in Au/SrTiO<sub>3</sub> (STO)/La<sub>0.67</sub>Sr<sub>0.33</sub>MnO<sub>3</sub> (LSMO) tunnel junctions is exploited to mimic neurotransmission processes in an artificial ionic electronic device. Using voltage pulses of varying number, amplitude, and polarity, it is demonstrated that reversible oxygen vacancy migration across the STO/LSMO interface provides stable multilevel resistance switching for octal memory devices and resembles the quantal, stochastic, and excitatory or inhibitory nature of neurotransmitter release dynamics. Moreover, fundamental synaptic behaviors including long‐term potentiation/depression and various types of spike‐timing‐dependent plasticity characteristics are emulated, opening a promising biorealistic approach to the design of neuromorphic devices.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Aalto-universitetet

Tan Hongwei Orcid -palvelun logo

Lahtinen Jouko Orcid -palvelun logo

Qin QiHang

Bhattacharya Sayani Orcid -palvelun logo

van Dijken Sebastiaan Orcid -palvelun logo

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Volym

1

Nummer

2

Artikelnummer

1900036

Sidor

1

Publikationsforum

88268

Publikationsforumsnivå

1

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Helt öppen publikationskanal

Licens för förläggarens version

CC BY

Parallellsparad

Ja

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Fysik; El-, automations- och telekommunikationsteknik, elektronik; Maskin- och produktionsteknik; Nanoteknologi

Nyckelord

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Nej

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.1002/aisy.201900036

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja