Dinâmica Não Linear em Dispositivos Neuromórficos Baseados em Memristores de Óxido de Grafeno
memristors; graphene oxide; neuromorphic circuits; nonlinear dynamics; FitzHugh–Nagumo.
Este trabalho investiga dispositivos memristivos baseados em óxido de grafeno, fabricados
em arquiteturas lateral e sanduíche, com o objetivo de compreender seus mecanismos físicos
de comutação resistiva e sua influência na dinâmica de circuitos neuromórficos. Os dispositivos
foram caracterizados experimentalmente por meio de medições corrente–tensão sob diferentes
protocolos de excitação, revelando histerese dependente da frequência e da amplitude do sinal
aplicado, característica de sistemas com memória, bem como a coexistência de diferentes
regimes resistivos associados a processos internos de transporte e redistribuição de cargas. A
partir desses resultados, foi proposto um modelo físico para o memristor, no qual a corrente
depende de forma não linear da tensão aplicada e de uma variável interna de estado que descreve
a evolução da condutância do dispositivo, cujos parâmetros foram extraídos diretamente
dos dados experimentais. O modelo memristivo foi então acoplado a um circuito neuromórfico
do tipo FitzHugh–Nagumo, resultando em um sistema dinâmico de maior dimensionalidade.
A análise numérica revelou a presença de regimes de repouso, oscilações periódicas, bursting
e comportamento irregular/caótico, dependendo dos parâmetros de controle, sendo essas
transições caracterizadas por diagramas de bifurcação e pelo cálculo dos expoentes de Lyapunov.
Os resultados demonstram que a utilização de memristores físicos, em contraste com
modelos ideais, modifica qualitativamente a dinâmica do circuito neuromórfico, estabelecendo
uma conexão direta entre a física do dispositivo e o comportamento emergente de sistemas
neuromórficos baseados em hardware.